Физики считают, что одна из черных дыр может взорваться в ближайшее время

Физики утверждают, что вероятность того, что в ближайшие десять лет произойдет наблюдаемый взрыв черной дыры, превышает 90%; существующие космические и наземные телескопы уже способны это увидеть.

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

Согласно стандартной картине, если черные дыры когда-либо «взрываются», то это происходит крайне редко — примерно раз в 100 000 лет где-то во Вселенной — и далеко за пределами нашей досягаемости, чтобы мы могли это увидеть.

Новый анализ полностью меняет это представление. 

Этот сценарий основан на особом типе черных дыр, впервые предложенном Стивеном Хокингом в 1970 году: первичных черных дыр (ПЧД).

В отличие от своих тяжелых родственников, родившихся от смерти массивных звезд, ПЧД могли образоваться в первые доли секунды после Большого взрыва. В то время волны сверхвысокой плотности сжимали полости ранней Вселенной.

ПЧД может быть намного легче звездной черной дыры. И чем легче черная дыра, тем горячее она становится, медленно излучая энергию в виде частиц благодаря излучению Хокинга.

Уменьшаясь, она нагревается еще больше в неудержимом процессе, который заканчивается окончательной яркой вспышкой. Эта вспышка — это выброс частиц и высокоэнергетического света, который, в принципе, мы можем обнаружить.

Но, если ПЧД существуют, почему мы не видели, как они вспыхивают? Физики считали, что вероятность этого слишком мала в человеческих масштабах времени.

Команда исследователей пересмотрела предположение, что первичные черные дыры не несут электрического заряда.

В своей работе они исследуют игрушечную модель «темной квантовой электродинамики» — аналог электромагнетизма, включающий очень тяжелый гипотетический аналог электрона, который иногда называют темным электроном.

Исследователи показывают, что если ПЧД образовались даже с небольшим количеством этого темного электрического заряда, заряд мог временно стабилизировать испарение черной дыры. Эта пауза задерживает финал, поэтому сейчас больше ПЧД достигают своей конечной фазы.

С учетом всех текущих экспериментальных ограничений, их расчеты изменяют ожидаемую частоту наблюдаемых взрывов ПЧД с «примерно раз в сто тысячелетий» до «примерно раз в десятилетие».

«Мы не утверждаем, что это гарантировано, но вероятность того, что это произойдет в течение следующих десяти лет, может составить до 90%», — сказал соавтор исследования, доцент кафедры физики Майкл Бейкер.

Если ПЧД находится в конечной фазе, она должна выпустить вспышку излучения Хокинга: кратковременный каскад частиц и фотонов в широком диапазоне энергий. Этот признак является именно тем видом высокоэнергетических переходных явлений, для наблюдения за которыми построены современные обсерватории.

Космические телескопы, чувствительные к гамма-лучам и рентгену, широкоугольные оптические приборы, сканирующие небо каждую ночь, и радиоантенны, слушающие мимолетные вспышки, могут способствовать обнаружению и подтверждению этого явления.

Поскольку сегодня могут взрываться только легкие первичные черные дыры, обнаружение излучения Хокинга было бы равносильно обнаружению ПЧД.

Наблюдение взрыва ПЧД будет не просто подтверждением самого известного предсказания Хокинга. Оно предоставит первое прямое подтверждение того, что черные дыры излучают и испаряются, перенося ключевую идею из области теории в область наблюдений.

Это также докажет существование ПЧД и то, что молодая Вселенная могла породить гравитационные монстры без звезд. Пожалуй, самое интересное, что обломки этой последней вспышки будут действовать как космическая перепись элементарных частиц.

Одно хорошо наблюдаемое явление могло бы предоставить единый инвентарь строительных блоков Вселенной, предоставляя информацию обо всем, от физики частиц до космологии.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.