Ученые предсказали взрыв черной дыры в ближайшее десятилетие

В ближайшие десять лет астрономы с вероятностью 90 процентов смогут впервые наблюдать уникальное космическое явление — взрыв черной дыры, который подтвердит несколько фундаментальных теорий и выпустит в пространство полную коллекцию всех существующих частиц, как известных, так и еще не открытых человечеством. К такому выводу пришли физики из Массачусетского университета в Амхерсте в своем новом исследовании.

Согласно их работе, эти взрывы знаменуют собой смерть крошечных первичных черных дыр, оставшихся со времен зарождения Вселенной. Ранее подобные события считались чрезвычайно редкими, с интервалом примерно в сто тысяч лет. Однако новый анализ показывает, что они происходят гораздо чаще — в среднем раз в десять лет, и современные технологии уже способны их зафиксировать.

Обнаружение такого взрыва станет огромным прорывом для астрофизики. Оно не только впервые подтвердит существование первичных черных дыр, но и идентифицирует механизм, посредством которого умирают все черные дыры. Более того, в результате этого катаклизма высвободятся все виды фундаментальных частиц, включая известные науке, такие как электроны и нейтроны, а также гипотетические «известные неизвестные», например, темная материя, и совершенно новые, «неизвестные неизвестные» частицы, о которых мы даже не подозреваем.

Как заявил астрофизик Хоаким Игуаз Хуан из Массачусетского университета, это событие предоставит ученым окончательный перечень всех частиц, из которых состоит Вселенная, что полностью революционизирует физику и позволит переписать ее историю.

Теоретическая возможность такого взрыва была впервые предсказана Стивеном Хокингом в 1974 году. Он рассчитал, что благодаря квантовым эффектам черные дыры должны испускать излучение, которое теперь носит его имя. Это излучение постепенно уменьшает массу черной дыры, пока она полностью не испарится. Сам процесс излучения слишком слаб для обнаружения, но его финальная стадия представляет собой мощнейший взрыв, сопоставимый по яркости со вспышкой сверхновой, который уже можно засечь.

Хотя смерть обычных черных дыр звездной массы ожидается в очень отдаленном будущем, а сверхмассивных — еще позже, существует гипотетический класс первичных черных дыр (ПЧД), которые гораздо меньше и живут меньше. Считается, что они образовались в первые мгновения после Большого Взрыва и имеют массу, сравнимую с массой астероида, а не звезды.

Как пояснила физик Андреа Тамм из UMass Amherst, чем легче черная дыра, тем она горячее и тем больше частиц испускает. Процесс испарения ПЧД ускоряется, приводя к взрыву.

Согласно стандартной модели физики, большинство ПЧД к настоящему времени уже должны были испариться. Однако команда смоделировала сценарий с несколькими правдоподобными изменениями в модель, включив в нее гипотетическую тяжелую версию электрона, так называемый «темный электрон». Это может наделить ПЧД электрическим зарядом, который отсутствует у известных черных дыр, и временно стабилизировать их, отложив финальный взрыв.

Расчеты команды показывают, что если их модель верна, то один такой взрыв будет происходить в поле зрения наших современных обсерваторий гамма-излучения примерно каждые десять лет. Его наблюдение подтвердит существование ПЧД, предоставит первые прямые доказательства излучения Хокинга и подарит науке полную коллекцию фундаментальных частиц мироздания.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.