Eksplozja czarnej dziury? Cząstka z tego zdarzenia uderzyła w Ziemię

W 2023 r. astrofizycy odnotowali wydarzenie, które może mieć kluczowe znaczenie dla badań nad niezwykle silnymi procesami zachodzącymi we Wszechświecie. Mowa o wykryciu przez teleskop KM3NeT na dnie Morza Śródziemnego neutrina o energii sięgającej 220 PeV, znacznie przekraczającej możliwości obecnych akceleratorów cząstek.

Omawiane neutrino, oznaczone numerem KM3-230213A, było aż miliard razy bardziej energetyczne niż typowe neutrina emitowane przez Słońce. Tak wysoka energia wyklucza większość znanych procesów astrofizycznych jako potencjalne źródło tej cząstki. W gronie rozważanych hipotez znalazły się m.in. rozbłyski gamma, zderzenia czarnych dziur czy rozpad ciemnej materii.

Najnowsze badania, których wyniki opublikowano w periodyku naukowym "Physical Review Letters" sugerują wybuch pierwotnej czarnej dziury – obiektu, który mógł powstać tuż po Wielkim Wybuchu. Takie czarne dziury mogą emitować wyjątkowo silne promieniowanie Hawkinga, prowadzące do ich gwałtownej eksplozji w końcowej fazie istnienia.

Zgodnie z teorią promieniowania Hawkinga, tzw. pierwotne czarne dziury stopniowo tracą masę, a w ostatnim momencie swojego życia stają się na tyle gorące, że ulegają eksplozji. W efekcie powstaje fala subatomowych cząstek, w tym wysokoenergetyczne neutrina zdolne dotrzeć aż do ziemskich detektorów.

Jednak istnieje jeszcze jedna zagadka: obserwatorium IceCube, które także poszukuje takich zjawisk, nie zarejestrowało podobnie silnego neutrina. Naukowcy wskazują, że przyczyną może być fakt, iż IceCube ma ograniczenie detekcji do 10 PeV, co sprawia, że cząstki o wyższych energiach pozostają dla niego niewidoczne.

W najnowszej hipotezie pojawia się też pojęcie tzw. „ciemnego ładunku” – specjalnego stanu pierwotnych czarnych dziur, które dzięki temu parametrowi mogą emitować niezwykle energetyczne cząstki. Jak podkreśla zespół badawczy, przyszłe obserwacje mogą pomóc zweryfikować tę intrygującą możliwość.