Мы можем увидеть взрыв черной дыры в течение 10 лет

В ближайшее время мы сможем увидеть взрыв одной из черных дыр, образовавшихся в самом начале существования Вселенной, что раскроет ее тайны.

Об этом сообщает издание Последние события со ссылкой на пресс-релиз Массачусетского университета в Эмгерсте.

Черные дыры со временем могут терять массу и энергию путем излучения радиации Хокинга. Это происходит вблизи горизонта событий, где виртуальные пары частица-античастица могут рождаться, а одна из них поглощается дырой, тогда как другая излучается в космос. Чем черные дыры меньше, тем больше радиации излучают, а значит, тем горячее становятся. В конце — взрыв черных дыр, после которого от них ничего не остается. Сможем ли мы наблюдать такой взрыв черной дыры? Если будет выполнен ряд условий, возможно, мы сможем увидеть это с помощью современных приборов в течение десятилетия.

Речь идет не о сверхмассивных монстрах в центрах галактик и не о черных дырах, образованных в результате коллапса массивной звезды. Нужна так называемая «первичная черная дыра» (ПЧД). Это черные дыры, образовавшиеся почти сразу после Большого взрыва. Существует несколько гипотез об их существовании, но физики до сих пор не уверены, что они действительно существуют. Гипотетические ПЧД не такие большие и имели почти 14 миллиардов лет, чтобы испариться.

«Чем легче черная дыра, тем горячее она должна быть и тем больше частиц она излучает. По мере испарения ПЧД становятся все легче и горячее, излучая еще больше радиации в безудержном процессе вплоть до взрыва. Именно это излучение Хокинга могут обнаружить наши телескопы», — сказала в заявлении соавтор исследования Андреа Тамм, доцент кафедры физики Массачусетского университета в Эмгерсте.

Если взять «стандартную» гипотетическую ПЧД, то взрывов будет не так много, только один на каждые 100 000 лет. Это очень долгое время ожидания.

Исследователи задались вопросом, существуют ли сценарии, при которых взрывы ПЧД могут происходить чаще, и нашли интересный вариант, связанный с другой нерешенной загадкой Вселенной: темной материей.

Темная материя — это гипотетическое вещество, которое пронизывает всю Вселенную. Существует много доказательств, подтверждающих ее существование, но до сих пор физики не знают, что это такое. Она взаимодействует только гравитационно, поэтому ее нельзя увидеть. Несколько исследований предполагают, что, так же как у нас есть разные силы и частицы материи, может существовать темный сектор, эквивалентный темной материи.

По крайней мере теоретически, черные дыры могут иметь электрический заряд. В этой работе выдвигается гипотеза, что вместо обычного электрического заряда, ПЧД имеют темный электрический заряд, поэтому они взаимодействуют через темный фотон — так же, как фотоны опосредуют обычную электромагнитную силу — и с электрическим зарядом от тяжелого темного электрона.

Если бы существовала популяция таких гипотетических черных дыр, то частота их взрывов не составляла сотни тысяч лет. Она была бы ближе к одному разу в десятилетие. Что еще более важно, если бы такие черные дыры существовали, их взрывы можно было бы зафиксировать с помощью современных приборов и обнаружить свойства Вселенной, которые мы не имеем возможности проверить другим способом.

«Мы знаем, как наблюдать это излучение Хокинга, — объясняет Жоаким Игуаз Хуан, доктор философии по физике в Массачусетском университете в Эмгерсте. — Мы можем видеть его с помощью наших современных телескопов, и поскольку единственными черными дырами, которые могут взорваться сегодня или в ближайшем будущем, являются эти ПЧД, мы знаем, что если мы видим излучение Хокинга, то видим взрывающиеся ПЧД».

Статья, описывающая этот сценарий, была опубликована в журнале Physical Review Letters.