Ученые предсказывают 90% шанс увидеть взрыв черной дыры в ближайшее десятилетие

Коллектив исследователей из Массачусетского университета в Амхерсте представил новое теоретическое исследование, согласно которому вероятность наблюдать взрыв первичной черной дыры с помощью современных телескопов в течение следующего десятилетия оценивается в девяносто процентов. Согласно их модели, эти гипотетические объекты, состоящие из так называемых «темных электронов», могут взрываться каждые десять лет, а не раз в сто тысяч лет, как предполагалось ранее. Подобное открытие не только подтвердило бы существование первичных черных дыр, родившихся в первую секунду после Большого взрыва, но и совершило бы революцию в физике.

Черные дыры известны своим огромным диапазоном масс: от объектов в десятки масс Солнца до сверхмассивных гигантов в миллиарды раз тяжелее. Принято считать, что черные дыры звездной массы рождаются в результате гравитационного коллапса массивных звезд, исчерпавших свое топливо. Происхождение же сверхмассивных черных дыр, которые слишком велики, чтобы образоваться из одной звезды, остается предметом дискуссий, и одна из гипотез предполагает, что они выросли из более мелких черных дыр.

Первичные черные дыры, напротив, являются теоретическими объектами, которые, как полагают, сформировались не из звезд, а из-за флуктуаций плотности в самой ранней Вселенной, всего через секунду после Большого взрыва. Их масса может варьироваться от массы газовых гигантов до массы средних астероидов, что делает их значительно меньше черных дыр звездной массы.

В 1974 году Стивен Хокинг предсказал, что черные дыры должны испускать тепловое излучение, позднее названное в его честь. Это излучение приводит к очень медленному испарению черной дыры, которое в итоге заканчивается ее взрывом. Температура гипотетического излучения Хокинга зависит от массы черной дыры: чем она меньше, тем она горячее и, следовательно, быстрее испаряется. Крошечные первичные черные дыры являются идеальными кандидатами для наблюдения этого финального взрыва, поскольку сверхмассивные черные дыры будут испаряться дольше, чем предполагаемый возраст Вселенной.

Хотя теоретически современные телескопы способны зафиксировать вспышку излучения Хокинга, до сих пор ни одной подобной вспышки, которая свидетельствовала бы о взрыве первичной черной дыры, зарегистрировано не было. Предыдущие оценки предполагали, что такие события происходят крайне редко, примерно раз в сто тысяч лет.

Новая теоретическая модель, разработанная командой ученых, бросает вызов этим представлениям. Исследователи пересмотрели общепринятое допущение о том, что черные дыры не обладают электрическим зарядом. Они основывали свои расчеты на модели «темной квантовой электродинамики», которая предполагает существование тяжелой версии электрона, названного «темным электроном». Согласно их выводам, если первичная черная дыра обладает даже небольшим «темным» зарядом, она может стабилизироваться и взорваться с гораздо большей частотой.

Ученые подсчитали, что с учетом всех известных экспериментальных переменных, взрыв такой черной дыры может происходить примерно раз в десять лет. Это означает, что при наличии соответствующей технологии наблюдения, которую человечество уже имеет, шанс стать свидетелями этого уникального события в ближайшие десять лет чрезвычайно высок.

Обнаружение взрыва первичной черной дыры будет иметь колоссальное значение для науки. Это станет первым прямым доказательством существования самого излучения Хокинга и первичных черных дыр. Более того, считается, что в момент такого взрыва рождаются все возможные частицы, как описанные Стандартной моделью физики частиц, так и экзотические, например, аксионы, которые являются одним из главных кандидатов на роль темной материи. Таким образом, одно наблюдение способно предоставить беспрецедентную информацию о составе Вселенной и помочь решить некоторые из самых больших загадок современной космологии.