Vedci z oblasti astrofyziky a časticovej fyziky prišli s teóriou, ktorá síce pripomína sci-fi román, no opiera sa o reálne dáta. Extrémne energetické neutríno, ktoré v roku 2023 zasiahlo Zem mohlo podľa nich mať svoj pôvod v explózi prastarého typu čiernej diery pochádzajúcej z čias tesne po Veľkom tresku. Ak sa táto hypotéza potvrdí, môže zásadne ovplyvniť naše chápanie zloženia vesmíru, temnej hmoty aj samotných elementárnych častíc. O téme informuje portál LiveScience.
Neutríno, ktoré nemalo existovať
Začiatkom roka 2023 zaznamenal nový Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT),umiestnený hlboko pod hladinou Stredozemného mora, neutríno s absolútne výnimočnými vlastnosťami. Neutrína sú veľmi špecifické častice, ktoré takmer neinteragujú s bežnou hmotou a dokážu prechádzať celými planétami bez povšimnutia. Toto konkrétne neutríno však šokovalo vedcov svojou silou.
Jeho energia dosahovala až 220 PeV, čo je minimálne 100-krát viac než pri akomkoľvek inom doteraz pozorovanom neutríne a približne 100 000-krát viac, než dokážu vytvoriť najvýkonnejšie urýchľovače častíc. Takáto hodnota okamžite naznačila, že zdrojom nemohol byť bežný kozmický proces.
Explózia z čias zrodu vesmíru
Nová štúdia prijatá na publikovanie v prestížnom žurnále Physical Review Letters, ponúka odvážne vysvetlenie. Podľa autorov mohlo neutríno vzniknúť pri explózii primordiálnej čiernej diery, teda extrémne malého objektu, ktorý sa mohol zrodiť už v prvých okamihoch po Veľkom tresku.
Tieto primordiálne čierne diery sa zásadne líšia od čiernych dier vznikajúcich kolapsom hviezd. Môžu byť mikroskopické, prípadne niektoré z nich môžu mať len veľkosť atómu. Už v 70. rokoch Stephen Hawking naznačil, že takéto objekty by mali vyžarovať Hawkingovo žiarenie a postupne sa „vyparovať“ až nakoniec explodujú.
„Čím je čierna diera ľahšia, tým je horúcejšia a tým viac častíc vyžaruje,“ vysvetlil spoluautor štúdie Andrea Thamm. „Ako sa primordiálne čierne diery vyparujú, stávajú sa ľahšími a horúcejšími, čím spúšťajú nekontrolovaný proces, ktorý končí explóziou.“
Temný náboj a kľúč k temnej hmote
Vedcov dlho znepokojovalo, prečo podobné neutríno nezaznamenali aj iné detektory ako napríklad známy IceCube na Antarktíde. Odpoveďou má byť špeciálny typ objektu nazývaný kvázi-extrémna primordiálna čierna diera, ktorá má takzvaný temný náboj. Ten súvisí s hypotetickou časticou známou ako temný elektrón a spôsobuje, že explózie týchto čiernych dier sú extrémne zriedkavé a ťažko detekovateľné.
„Primordiálna čierna diera s temným nábojom má jedinečné vlastnosti a správa sa úplne inak než jednoduchšie modely,“ uviedol Thamm. „Ukázali sme, že dokáže vysvetliť všetky zdanlivo protichodné experimentálne údaje.“
Ak by sa existencia týchto objektov potvrdila, mohli by podľa vedcov tvoriť celú pozorovanú temnú hmotu vo vesmíre. Navyše by ich explózie mohli odhaliť kompletný zoznam všetkých subatomárnych častíc, vrátane tých, o ktorých dnes len teoretizujeme.
Vedci odhadujú, že prvá takáto explózia by mohla byť zaznamenaná už do roku 2035, čo by otvorilo úplne nové okno do fungovania vesmíru a odpovedalo na otázky, ktoré si fyzika kladie celé desaťročia.
