В 2023 году глубоководный нейтринный телескоп KM3NeT, развернутый на дне Средиземного моря, зафиксировал нейтрино с колоссальной энергией в 220 ПэВ. Эта частица стала одной из самых мощных из когда-либо обнаруженных человечеством: её энергетический потенциал в миллиард раз превосходит показатели типичных солнечных нейтрино и недосягаем даже для мощностей Большого адронного коллайдера.
Данный инцидент, получивший обозначение KM3-230213A, поставил научное сообщество в тупик. Традиционные астрофизические объекты — будь то вспышки сверхновых, гамма-всплески или активность галактических ядер — попросту не обладают механизмами, способными объяснить генерацию частиц столь экстремальной энергии.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, предлагает революционную гипотезу: источником могли послужить первичные черные дыры (ПЧД). Эти экзотические объекты, согласно теории, возникли в первые мгновения существования Вселенной из сверхплотных флуктуаций материи. В отличие от своих массивных собратьев, ПЧД подвержены интенсивному излучению Хокинга, из-за которого они постепенно теряют массу, разогреваются до критических температур и в конечном итоге завершают свой жизненный цикл мощнейшим взрывом.
Исследователи полагают, что в момент заключительной вспышки ПЧД выбрасывают в пространство поток нейтрино и иных субатомных частиц с запредельной энергией. Предложенная математическая модель оперирует концепцией «темного заряда» — гипотетической массивной частицы, выступающей аналогом электрона. Именно эта особенность объясняет, почему детектор IceCube не фиксировал подобные события ранее: его порог чувствительности ограничен значением в 10 ПэВ.
По расчетам ученых, подобные катаклизмы случаются примерно раз в десятилетие. В процессе окончательного распада первичной черной дыры высвобождается широкий спектр как известных науке частиц (кварков, электронов), так и еще не открытых элементов, формируя неповторимый энергетический профиль космического излучения.
Регистрация KM3-230213A может служить косвенным подтверждением реальности ПЧД и их тесной связи с темной материей. Модель с «темным зарядом» обеспечивает высокую точность прогнозов, детально описывая поведение черных дыр в их пограничном состоянии, когда отношение заряда к массе достигает своего максимума.
Ученые акцентируют внимание на том, что данное открытие не только проливает свет на происхождение сверхэнергетических нейтрино, но и дает уникальный инструмент для наблюдения за редчайшими космическими процессами, воспроизведение которых в земных лабораториях абсолютно невозможно.
«Наша теоретическая база отличается повышенной сложностью, однако именно такая детальная проработка позволяет обосновать феномен, который до сих пор считался необъяснимым», — подчеркивает Майкл Бейкер, ведущий автор научной работы.
Анализ инцидента KM3-230213A знаменует собой важную веху в изучении природы первичных черных дыр и механизмов их испарения. Это открытие связывает воедино фундаментальные законы микромира с масштабными процессами наблюдательной астрофизики, углубляя наше понимание генезиса высокоэнергетических частиц во Вселенной.
Источник: iXBT
