Физики из Университета Массачусетса в Амхерсте предсказывают более 90% вероятность того, что астрономы станут свидетелями взрыва первичного черной дыры в течение следующего десятилетия

Физики из Университета Массачусетса в Амхерсте предсказывают более 90% вероятность того, что астрономы станут свидетелями взрыва первичного черной дыры в течение следующего десятилетия, что потенциально может предоставить первые прямые доказательства существования этих теоретических космических объектов и перевернуть наше понимание происхождения Вселенной.

Исследование, опубликованное 10 сентября в Physical Review Letters, ставит под сомнение устоявшиеся десятилетиями представления о взрывах черных дыр. Ранее ученые считали, что подобные наблюдаемые события происходят примерно раз в 100 000 лет, что делает их наблюдение крайне маловероятным в течение человеческой жизни.

«Мы не утверждаем, что это обязательно произойдет в этом десятилетии, но вероятность этого может составлять 90%», — сказал Майкл Бейкер, соавтор и доцент кафедры физики в UMass Amherst, согласно заявлению университета. «Поскольку у нас уже есть технология для наблюдения этих взрывов, мы должны быть к этому готовы».

Связь с тёмной материей изменяет временную линию

Прорыв, достигнутый командой, связан с первичными черными дырами (PBH) — теоретическими объектами, которые могли образоваться сразу после Большого взрыва, в отличие от звездных черных дыр, образованных из коллапсирующих звезд. Эти древние черные дыры должны быть достаточно легкими, чтобы испускать детектируемое излучение Хокинга по мере испарения и в конечном итоге взрываться.

Исследователи разработали так называемую «игрушечную модель dark-QED», включающую гипотетические «темные электроны» — массивные частицы, которые могут взаимодействовать с темной материей. Их расчеты показывают, что если первичные черные дыры обладают небольшим «темным электрическим зарядом», то они могут оставаться временно стабилизированными перед тем, как окончательно взорваться в детектируемой вспышке.

«Чем легче черная дыра, тем выше ее температура и тем больше частиц она будет излучать», — объяснил Андреа Тамм, доцент кафедры физики Университета Массачусетса в Амхерсте. — «По мере того как первичные черные дыры испаряются, они становятся еще легче и, соответственно, горячее, испуская все больше и больше излучения в неконтролируемом процессе вплоть до взрыва».

Революционные научные последствия

Если бы такое событие было зафиксировано, это стало бы значительным научным прорывом: первым прямым обнаружением излучения Хокинга, первой подтвержденной наблюдаемой примордиальной черной дырой, а также всеобъемлющим каталогом всех фундаментальных частиц во Вселенной.

«Это было бы первым в истории прямым наблюдением как излучения Хокинга, так и примордиальной черной дыры (PBH),» — сказал Хоаким Игуаз Хуан, постдок в Университете Массачусетса в Амхерсте. «Мы бы также получили окончательный перечень каждой частицы, составляющей всё во Вселенной.»

Современные гамма-обсерватории и наземные телескопы уже обладают возможностями для обнаружения подобных вспышек, если они произойдут на расстоянии примерно 0,3 световых года от Земли. Для подтверждения потребуется идентификация специфических гамма-сигналов от излучения Хокинга, испускаемого в последние мгновения жизни черной дыры.

Момент оказался удачным для физики черных дыр: всего за несколько дней до этого коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA объявила о самом ясном на сегодняшний день сигнале гравитационных волн, полученных при слиянии черных дыр, подтвердив тем самым теорему Стивена Хокинга об области черной дыры.