У 2023 році наукові детектори зафіксували на Землі субатомну частинку нейтрино з настільки колосальною енергією, що її походження одразу поставило фізиків у глухий кут. За підрахунками, вона перевищувала енергію найпотужніших частинок, створених Великим адронним колайдером, у понад 100 тисяч разів. Жодне з відомих астрофізичних джерел не здатне на таке, принаймні, в межах сучасних теорій.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, пропонує сміливе пояснення цього феномену. На думку авторів дослідження, це нейтрино могло бути викинуте під час вибуху рідкісного типу чорної діри, яку називають квазіекстремальною первинною чорною дірою. Йдеться не про класичні чорні діри, що утворюються після загибелі масивних зір, а про гіпотетичні об’єкти, які могли з’явитися ще на зорі Всесвіту, невдовзі після Великого вибуху.
Ще у 1970-х роках Стівен Гокінг припустив, що такі первинні чорні діри можуть поступово “випаровуватися”, випромінюючи частинки внаслідок процесу, який нині називають випромінюванням Гокінга. Чим менша маса чорної діри, тим інтенсивнішим стає цей процес, аж поки він не завершується вибухом із викидом частинок надвисокої енергії.
За гіпотезою авторів, саме такий вибух і міг породити загадкове нейтрино. Крім того, йдеться про чорні діри з так званим “темним зарядом”, тобто гіпотетичною властивістю, пов’язаною з частинками темної матерії. Якщо ця модель підтвердиться, вона може не лише пояснити появу “неможливої” частинки, а й пролити світло на одну з найбільших загадок сучасної науки — природу темної матерії, яка становить близько 85% усієї матерії у Всесвіті.
“Якщо наша гіпотеза про темний заряд є правдивою, тоді ми вважаємо, що може існувати значна популяція чорних ділянок, що узгоджується з іншими астрофізичними спостереженнями та пояснює всю відсутню темну матерію у Всесвіті”, — вказує один з авторів дослідження Ігуас Хуан.
Фізики наголошують, що людство вперше наблизилося до експериментальної перевірки випромінювання Гокінга. Виявлення подібних нейтрино в майбутньому може стати ключем до відкриття нових частинок і до розуміння того, з чого насправді складається Всесвіт.