Fyzici UMass Amherst se domnívají, že k takové explozi by se mohla objevit v příštím desetiletí, potenciálně „revolucionizovat fyziku a přepisovat historii vesmíru“.
Fyzici si již dlouho mysleli, že černé díry ukončují svůj život ve vzácných výbuchu, ke kterým dochází, nejvýše jednou za 100 000 let. Nový výzkum v Fyzikální kontrolní dopisy z University of Massachusetts Amherst Fyzici ukazují na jiný výhled. Tým odhaduje pravděpodobnost větší než 90%, že jedna taková exploze lze pozorovat v příštím desetiletí. Pokud se pozorovatelé připravují předem, měly by být dnešní událost zachyceny dnešní observatoře prostoru a pozemí.
Takový výbuch by silně podporoval existenci teoretizovaného, ale nikdy přímo pozorovaného černá díra nazývá se „prvotní černá díra“, která se mohla vytvořit méně než sekundu po Velký třesk Před 13,8 miliardami let.
Exploze by také mohla poskytnout definitivní soupis všech subatomických částic. Tento seznam by zahrnoval známé částice, jako jsou elektrony, kvarky a bosony Higgs, navrhované částice jako kandidáti na temnou hmotu a cokoli jiného, co je v současné době pro vědu neznámé. S takovým katalogem mohli vědci konečně řešit jednu z nejstarších otázek lidstva: odkud pochází všechno?
Porozumění černým dírám
Víme, že černé díry existují a máme dobré pochopení jejich životního cyklu: stará, velká hvězda dochází z paliva, improduje v masivně silné supernově a zanechává za sebou oblast prostoru s takovou intenzivní gravitací, že nic, ani lehké, nemůže uniknout. Tyto černé díry jsou neuvěřitelně těžké a jsou v podstatě stabilní.
Ale jako fyzik Stephen Hawking poukázal v roce 1970Další druh černé díry – prvotní černá díra (PBH), nemohl být vytvořen kolapsem hvězdy, ale z prvotních podmínek vesmíru krátce po velkém třesku. PBHS, stejně jako standardní černé díry, jsou tak masivně husté, že jim téměř nic nemůže uniknout – což je to, co je dělá „černými“. Přes jejich hustotu by však PBH mohly být mnohem lehčí než černé otvory, které jsme dosud pozorovali. Hawking také ukázal, že černé otvory mají teplotu a teoreticky by mohly pomalu emitovat částice prostřednictvím toho, co se nyní nazývá „hawkingové záření“, pokud se dostatečně horké.
https://www.youtube.com/watch?v=0dabps-fmd0
Koncept tohoto umělce má fantastický přístup k představení malých prvotních černých děr. Ve skutečnosti by takové malé černé díry měly obtížné vytvoření narůstajících disků, které je zde zviditelní. Kredit: NASAGoddard Space Flight Center
„Čím zapalovač je černá díra, tím teplejší by měla být a čím více částic bude emitovat. Jak se PBH odpařují, stávají se stále lehčí a tak teplejší, což v útěkovém procesu vyzařuje ještě větší záření a asistentka Physics v Physics v UMass Amhass.
Přestože bychom měli být schopni, nikdo nikdy přímo pozoroval PBH.
„Víme, jak pozorovat toto hawkingové záření,“ říká Joaquim Iguaz Juan, postdoktorand ve fyzice v UMass Amherst. „Můžeme to vidět s naší současnou plodinou dalekohledů a protože jediné černé díry, které mohou dnes nebo v blízké budoucnosti explodovat, jsou tyto PBH, víme, že pokud vidíme hawkingové záření, vidíme explodující PBH.“
Posun paradigmatu v očekáváních
Ačkoli fyzici od Hawkingského času si mysleli, že šance na to, že uvidí explodující PBH, jsou Iguaz Juan nekonečně nepatrně, poznamenává, že „naší prací fyziků je zpochybňovat přijaté předpoklady, položit lepší otázky a přijít s přesnějšími hypotézami.“
Nová hypotéza týmu? Připravte se hned teď a uvidíte explozi. „Věříme, že v příštích 10 letech existuje až 90% šance na to, že bude svědkem explodujícího PBH,“ říká Aidan Symons, jeden ze spoluautorů papíru a postgraduální student fyziky v UMass Amherst.
Ve své práci tým zkoumá model „Dark-Qed Toy“. Jedná se v podstatě o kopii obvyklé elektrické síly, jak ji známe, ale která zahrnuje velmi těžkou, hypotetizovanou verzi elektronu, kterou tým nazývá „tmavý elektron“.
Tým poté přehodnotil dlouhodobé předpoklady o elektrickém náboji černých děr. Standardní černé otvory nemají žádný náboj a předpokládalo se, že PBH jsou také elektricky neutrální.
„Děláme jiný předpoklad,“ říká Michael Baker, spoluautor a docent fyziky v UMass Amherst. „Ukazujeme, že pokud je vytvořena prvotní černá díra s malým tmavým elektrickým nábojem, pak model hraček předpovídá, že by měl být dočasně stabilizován před konečným explodem.“ Vezmeme -li v úvahu všech známých experimentálních údajů, zjistí, že bychom pak mohli potenciálně pozorovat explozi PBH ne jednou za 100 000 let, jak se dříve myslelo, ale jednou za 10 let.
„Netvrdíme, že se to naprosto stane v tomto desetiletí,“ říká Baker, „ale mohla by existovat 90% šance, že ano. Protože již máme technologii k pozorování těchto explozí, měli bychom být připraveni.“
Iguaz Juan dodává: „Toto by bylo vůbec první přímé pozorování hawkingového záření a PBH. Také bychom dostali definitivní záznam o každé částici, která tvoří vše ve vesmíru.
Odkaz: „Mohli bychom v blízké budoucnosti pozorovat explodující černou díru?“ Michael J. Baker, Joaquim Iguaz Juan, Aidan Symons a Andrea Thamm, 10. září 2025, Fyzikální kontrolní dopisy.
Doi: 10,1103/nwgd-g3zl
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
