Да ли ћемо у наредних 10 година видети експлозију примордијалне црне рупе? Научници кажу – да

Физичари дуго верују да црне рупе експлодирају на крају свог живота и да се такве експлозије дешавају, у најбољем случају, једном у 100.000 година. Ново истраживање физичара са Универзитета Масачусетс у Амхерсту, међутим, открило је да постоји више од 90 одсто вероватноће да би једна од ових експлозија црних рупа могла бити виђена у наредној деценији, и да би, ако будемо спремни, свемирски и земаљски телескопи могли да посматрају тај догађај.

Таква експлозија била би снажан доказ за теоријску, али никада виђену врсту црних рупа, такозване „примордијалне црне рупе“, које су могле настати мање од секунде након Великог праска пре 13,8 милијарди година.

Штавише, експлозија би нам пружила коначан каталог свих субатомских честица у постојању – укључујући оне које смо већ открили, попут електрона, кваркова и Хигсових бозона, оне које смо само претпоставили, попут честица тамне материје, као и све друге које наука још уопште не познаје. Тај каталог би коначно одговорио на једно од најстаријих питања човечанства: одакле је све настало?

Знамо да црне рупе постоје и прилично добро разумемо њихов животни циклус – стара, велика звезда остаје без горива, урушава се у снажној супернови и оставља за собом област простор-времена са тако интензивном гравитацијом да ништа, чак ни светлост, не може да побегне. Такве црне рупе су невероватно тешке и углавном стабилне.

Међутим, како је физичар Стивен Хокинг указао 1970. године, постоји и друга врста – примордијалне црне рупе, које нису настале колапсом звезде већ из првобитних услова свемира непосредно после Великог праска. Као и стандардне, оне су толико густе да готово ништа не може да им побегне, због чега су „црне“.

Иако су густе, могу бити много лакше од црних рупа које смо до сада уочили. Хокинг је такође показао да црне рупе имају температуру и да би, теоријски, могле полако испуштати честице преко процеса који је данас познат као „Хокингова радијација“.

„Што је црна рупа лакша, то би требало да буде топлија и да испушта више честица. Како примордијалне црне рупе, постају све лакше, а самим тим и топлије, емитујући још више радијације у процесу који се убрзава све док не дође до експлозије. Управо ту Хокингову радијацију наши телескопи могу да открију“, каже Андреа Там, ванредни професор физике на Универзитету Масачусетс Амхерст и коаутор студије објављене часопису Physical Review Letters.

Ипак, иако би требало да је могуће, нико никада није директно посматрао PBH.

„Знамо како да посматрамо ову Хокингову радијацију. Можемо је уочити нашим телескопима, а пошто једине црне рупе које данас могу експлодирати јесу управо PBH, ако видимо Хокингову радијацију, знаћемо да посматрамо експлозију црне рупе“, каже Жоаким Игвас Хуан, постдокторанд у физици на истом универзитету.

Иако су физичари још од Хокинга сматрали да су шансе да се експлозија примордијалне црне рупе види занемарљиво мале, Игвас Хуан истиче: „Наш посао као физичара је да преиспитујемо претпоставке, да постављамо боља питања и долазимо до прецизнијих хипотеза.“

Нова хипотеза тима? Спремимо се сада да видимо експлозију. „Верујемо да постоји и до 90 одсто шансе да у наредних 10 година будемо сведоци експлозије примордијалне црне рупе“, каже Ајдан Сајмонс, коаутор рада и дипломац физике на UMass Amherst.

Тамни електрон

Тим је истраживао такозвани „dark-QED toy model“ – суштински копију уобичајене електричне силе какву познајемо, али која укључује веома тешку, хипотетичку верзију електрона, коју називају „тамни електрон“.

Поново су разматрали дугогодишњу претпоставку о електричном набоју црних рупа. Стандардне црне рупе немају набој, а исто се претпостављало и за PBH.

„Ми правимо другачију претпоставку. Показујемо да ако се примордијална црна рупа формира са малим тамним електричним набојем, онда модел предвиђа да би могла бити привремено стабилизована пре коначне експлозије“, каже Мајкл Бејкер, коаутор и ванредни професор физике.

Узевши у обзир све познате експерименталне податке, закључују да би експлозија примордијалне црне рупе могла бити уочена не једном у 100.000 година као што се до сада мислило, већ једном у 10 година.

„Не тврдимо да ће се то сигурно догодити у овој деценији, али постоји 90 одсто шансе да хоће. Пошто већ имамо технологију за посматрање ових експлозија, треба да будемо спремни“, каже Бејкер,

„Ово би био први директан доказ и Хокингове радијације и постојања примордијалне црне рупе. Такође бисмо добили коначан запис сваке честице која чини све у универзуму. То би потпуно променило физику и помогло нам да преправимо историју универзума“, додаје Игвас Хуан.