Черните дупки винаги са били сред най-загадъчните и плашещи обекти във Вселената. Обикновено си представяме, че те само поглъщат всичко около себе си – материя, газ, звезди, дори светлина.
Но ново изследване показва, че те може да имат и съвсем различна съдба: някои черни дупки могат да експлодират. И то не след милиони години, а дори още през следващото десетилетие.
Звездни срещу първобитни черни дупки
Обикновено учените разграничават два основни типа черни дупки:
-
Звездни черни дупки – те се образуват, когато масивни звезди (поне 20–30 пъти по-тежки от Слънцето) изчерпят горивото си и се срутят под собствената си тежест. Често преди това избухват като свръхнова, а в центъра остава свръхплътна област, от която дори светлината не може да избяга. Масата на такива черни дупки обикновено е между 3 и 50 слънчеви маси.
-
Първобитни (първични) черни дупки (PBH) – те са теоретични обекти, които може да са се образували по-малко от секунда след Големия взрив, когато Вселената е била гореща, изключително плътна и изпълнена с дребни флуктуации на материята. Тези миниатюрни черни дупки са оцелели милиарди години и се смятат за „фосили“ от ранната космическа епоха. За разлика от звездните, те могат да бъдат много по-леки – с маса дори по-малка от тази на планина – и да носят уникална информация за ранната Вселена.
Лъчението на Хокинг и изпаряващите се черни дупки
През 70-те години Стивън Хокинг шокира научния свят, като показа, че черните дупки не са напълно „черни“. Те бавно губят маса чрез квантов процес, наречен лъчение на Хокинг.
Колкото по-малка е черната дупка, толкова по-бързо се нагрява и толкова повече частици излъчва. Това създава обратна връзка: тя става все по-лека, все по-гореща и излъчва все повече енергия – докато не достигне точката на катастрофална експлозия.
Дълго време се смяташе, че такива експлозии са изключително редки – може би веднъж на 100 000 години. Но ново проучване, публикувано в Physical Review Letters, поставя под въпрос тези изчисления.
Новата хипотеза: черните дупки с „тъмен заряд“
Екипът от учени предлага различна гледна точка: какво ще стане, ако първобитните черни дупки носят електрически заряд, но не такъв, какъвто познаваме? Те въвеждат идеята за „тъмни електрони“ – хипотетични, по-тежки версии на електрона, които не взаимодействат с обикновения електромагнетизъм, а с тъмни фотони в рамките на теорията за тъмната QED.
Ако една черна дупка се формира с малък такъв „тъмен електрически заряд“, тя би могла да остане временно стабилна, преди да избухне. Тази стабилизация обаче увеличава шанса да наблюдаваме подобни експлозии многократно. Вместо веднъж на стотици хиляди години, вероятността може да е веднъж на десетилетие.
Защо това е важно?
Една експлодираща черна дупка няма да е просто астрономически фойерверк. Тя би действала като природен ускорител на частици, далеч по-мощен от Големия адронен колайдер. При такава експлозия биха могли да се освободят и засекат:
-
познати частици като електрони, кварки и бозона на Хигс;
-
хипотетични частици, свързани с тъмната материя;
-
напълно нови обекти, които могат да променят представите ни за физиката.
С други думи, наблюдението на подобна експлозия би било като да се отвори каталог на цялата елементарна зоология на Вселената.
Готови ли сме да я засечем?
Добрата новина е, че днешната астрономическа техника е достатъчно развита. Модерните космически и наземни телескопи могат да засекат характерното излъчване на Хокинг и внезапния изблик на енергия, съпътстващ експлозията на първобитна черна дупка.
И финалният въпрос: ще станем ли свидетели?
„Смятаме, че има до 90% вероятност да наблюдаваме експлодираща черна дупка през следващите 10 години“, казва Айдън Симънс, докторант от Университета на Масачузетс, пред Live Science.
Ако прогнозите се окажат верни, това би било не само най-зрелищното събитие в астрономията, но и ключът към разгадаването на едни от най-големите мистерии: откъде е дошла Вселената и от какво е изградена?
