Výskumníci neverili vlastným očiam: Videli prvú „explóziu“ čiernej diery?
Výskumníci zachytili signál, ktorý mohol predstavovať fascinujúci, doteraz nevidený proces.
V roku 2023 zaznamenali vedci signál, ktorý sa vymykal všetkému, čo doteraz prišlo z hlbokého vesmíru. Do Zeme narazilo neutríno s energiou, akú fyzika spájala len s extrémnymi, takmer nepredstaviteľnými udalosťami. Dnes ho poznáme pod označením KM3-230213A.
Tento signál zachytil detektor KM3NeT, ktorý leží hlboko pod hladinou Stredozemného mora. Nešlo o bežnú časticu kozmického žiarenia. Jej energia prekonala predchádzajúci rekord približne tridsaťpäťnásobne a výrazne presiahla všetko, čo dokážu vyprodukovať aj tie najvýkonnejšie urýchľovače na Zemi. Zdroj musel uvoľniť energiu v rozsahu, ktorý sa objavuje len pri najextrémnejších kozmických javoch.
Tím fyzikov z University of Massachusetts Amherst navrhol vysvetlenie, ktoré znie provokatívne, no opiera sa o známu teóriu. Podľa nich mohol signál pochádzať zo zániku primordiálnej čiernej diery, hypotetického objektu, ktorý mohol vzniknúť krátko po Veľkom tresku.
Takéto čierne diery by mali výrazne menšiu hmotnosť než tie, ktoré dnes pozorujeme v stredoch galaxií. Práve to rozhoduje. Podľa Stephena Hawkinga čierne diery postupne vyžarujú energiu a strácajú hmotnosť. Čím menší objekt, tým rýchlejšie sa tento proces zrýchli, až vyústi do prudkého konca.
„Čím ľahšia čierna diera je, tým vyššiu teplotu dosiahne a tým viac častíc uvoľní,“ uviedla Andrea Thamm z UMass Amherst: „Pri primordiálnych čiernych dierach tento proces vyústil do explozívneho záveru.“
Takýto zánik by neuvoľnil len svetlo, ale aj vysokoenergetické častice. Medzi nimi by sa objavili neutrína, takmer nepolapiteľní „duchovia“ fyziky. Väčšina z nich preletí celou Zemou bez jedinej interakcie. Práve preto sa ich hľadanie spája s extrémnymi riešeniami.
Neprehliadni
Ako sa chytajú duchovia
Prečo ale vedci lovia neutrína v hlbokom mori alebo v antarktickom ľade? Na zachytenie neutrín potrebujú obrovský objem hmoty. Keď extrémne energetické neutríno narazí do jadra atómu vo vode alebo v ľade, vznikne krátky modrastý záblesk svetla, Čerenkovovo žiarenie. Detektor KM3NeT tvorí sieť citlivých optických senzorov upevnených na dlhých lanách v hĺbke približne 2,5 až 3,5 kilometra. More tu nehrá úlohu prekážky, ale samotného nástroja.
Problém však nastal inde. Neutríno KM3-230213A zachytil len jeden experiment. Iný veľký detektor, IceCube na Južnom póle, v rovnakom čase nič podobné nezaznamenal. A práve tu sa začína vedecká opatrnosť.
Veda stojí na opakovateľnosti. Jedna udalosť, akokoľvek extrémna, nestačí na definitívny záver. Skeptici upozorňujú, že pri takýchto energiách môže ísť o štatistickú odchýlku alebo problém s kalibráciou. Kým sa neobjaví druhý či tretí podobný signál, hypotéza o umierajúcich čiernych dierach zostane veľmi elegantným odhadom. Aj preto hrá ďalší zber dát z rozširujúceho sa detektora KM3NeT kľúčovú rolu.
Na povrch vychádzajú aj iné teórie
Vedci zároveň počítajú aj s inými vysvetleniami. Zdrojom neutrína mohli byť urýchľovacie procesy v jadrách aktívnych galaxií, kde supermasívne čierne diery vystreľujú prúdy častíc takmer rýchlosťou svetla. Do úvahy prichádza aj rozpad exotických, extrémne ťažkých častíc z raného vesmíru, ktoré nepatria do bežného štandardného modelu.
A predsa sa v tejto hypotéze skrýva jeden hlbší rozmer. Stephen Hawking predpovedal vyparovanie čiernych dier už v roku 1974. Ak by sa potvrdilo, že neutríno z roku 2023 vzniklo pri zániku primordiálnej čiernej diery, išlo by o prvú priamu experimentálnu stopu Hawkingovho žiarenia.
„Zachytenie takto energetického neutrína nám otvorilo nové okno do vesmíru,“ povedal Michael Baker z UMass Amherst: „Môžeme sa priblížiť k experimentálnemu potvrdeniu Hawkingovej teórie a zároveň získať indície o pôvode temnej hmoty.“
Nie každá teória prežije stret s dátami. V tomto prípade však niečo mimoriadne zasiahlo Zem. Či išlo o dozvuk zániku prastarého objektu z úsvitu vesmíru, ukážu až ďalšie pozorovania. Zatiaľ však fyzika dostala otázku, ktorú si sama dlho netrúfala položiť.
