Οι θεωρητικές μαύρες τρύπες μπορεί να σχηματίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Μια αρχέγονη μαύρη τρύπα ΑΑ κοντά στο ηλιακό σύστημα μπορεί να έχει εκραγεί με σωματίδια στο τέλος της ζωής της, συμπεριλαμβανομένου του νετρίνο με την υψηλότερη ενέργεια που έχει εντοπιστεί ποτέ και έφτασε στη Γη.
Το νετρίνο με την υψηλότερη ενέργεια που έχει εντοπιστεί ποτέ από το διάστημα μπορεί επιτέλους να έχει μια ιστορία προέλευσης. Μαθηματικές αναλύσεις υποδηλώνουν ότι το σωματίδιο-φάντασμα θα μπορούσε να προέρχεται από ένα θεωρητικό αντικείμενο γνωστό ως αρχέγονη μαύρη τρύπα, αναφέρουν ερευνητές στις 18 Σεπτεμβρίου στο «Physical Review Letters». Πιστεύεται ότι εμφανίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την προέλευση των υπερενεργητικών νετρίνων και να απαντήσουν σε μακροχρόνια ερωτήματα σχετικά με τις μαύρες τρύπες και τη σκοτεινή ύλη.
«Αυτό δεν αποτελεί απόδειξη, αλλά είναι απίστευτα συναρπαστικό, νομίζω, να βλέπουμε αυτά τα πολλαπλά παζλ να είναι ευαίσθητα σε μία αρκετά απλή πιθανή απάντηση», λέει ο φυσικός του MIT Ντέιβιντ Κάιζερ.
Ηλεκτρικά ουδέτερα
Τα νετρίνα είναι ελαφριά, ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που διασχίζουν το διάστημα χωρίς να αλληλεπιδρούν πολύ με τη συνηθισμένη, παρατηρήσιμη ύλη. Τα περισσότερα που φτάνουν στη Γη έχουν χαμηλές ενέργειες και προέρχονται από συνηθισμένες αντιδράσεις όπως η πυρηνική σύντηξη στον ήλιο, λέει ο Κάιζερ.
Αλλά τον Φεβρουάριο του 2023 ένας υποβρύχιος ανιχνευτής νετρίνων κοντά στη Σικελία κατέγραψε σήματα που συνδέονταν με ένα νετρίνο με εκτιμώμενη ενέργεια 220 εκατομμυρίων δισεκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ, περίπου 35 φορές πιο ενεργητικό από το προηγούμενο κάτοχο του ρεκόρ. Οι ερευνητές δεν γνωρίζουν τι το παρήγαγε ή τα πέντε άλλα νετρίνα με την υψηλότερη ενέργεια.
Ο Κάιζερ και η φυσικός του ΜΙΤ Αλεξάντρα Κλίπφελ αναρωτήθηκαν αν οι εκρήξεις αρχέγονων μαύρων τρυπών θα μπορούσαν να έχουν εκτοξεύσει σωματίδια υψηλής ενέργειας προς τη Γη. Αυτά τα θεωρητικά αντικείμενα μπορεί να είναι το κύριο συστατικό της σκοτεινής ύλης, της μυστηριώδους ουσίας που αποτελεί περίπου το 85% της ύλης του σύμπαντος.
Χάνουν μάζα
Ο φυσικός Στίβεν Χόκινγκ υποστήριξε πριν από περίπου 50 χρόνια ότι οι μαύρες τρύπες διαρρέουν ενέργεια με αποτέλεσμα να χάνουν μάζα, να θερμαίνονται και να εκπέμπουν σωματίδια ολοένα και υψηλότερης ενέργειας μέχρι να εκραγούν. Ορισμένες αρχέγονες μαύρες τρύπες μπορεί να εκρήγνυνται σήμερα, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννησή τους. Καθεμία θα περιείχε τη μάζα ενός άλκης, η οποία είναι μικρότερη από ένα πρωτόνιο, λέει η Κλίπφελ.
Αρχικά αυτή και ο Κάιζερ υπολόγισαν πόσα νετρίνα υψηλής ενέργειας θα απελευθέρωνε μια έκρηξη. Αυτός ο αριθμός λήφθηκε υπόψη σε μια ανάλυση της εκτιμώμενης αρχικής κατανομής των αρχέγονων μαύρων τρυπών, της συρρίκνωσής τους με την πάροδο του χρόνου, της κατανομής της σκοτεινής ύλης και των έξι πιο ενεργητικών σωματιδίων-φαντασμάτων που ανιχνεύτηκαν στη Γη. Οι υπολογισμοί υπέδειξαν ότι περίπου 40 εκρήξεις ανά κυβικό έτος φωτός συμβαίνουν ετησίως κοντά στο ηλιακό σύστημα.
Δεδομένου του μικρού ποσοστού νετρίνων με την ενέργεια του κατόχου του ρεκόρ που παράγεται από κάθε συμβάν, η ομάδα διαπίστωσε ότι μια μαύρη τρύπα που εκρήγνυται θα μπορούσε να έχει βρεθεί αρκετά κοντά στη Γη τα τελευταία 14 χρόνια ώστε να εκπέμψει ένα τόσο ενεργητικό νετρίνο που να προσγειώνεται σε έναν ανιχνευτή. Αυτά τα υπερενεργητικά νετρίνα διασκορπίζονται προς όλες τις κατευθύνσεις, αυξάνοντας το μέγεθός τους καθώς ταξιδεύουν. Έτσι, όσο πιο κοντά βρίσκεται η πηγή στον πλανήτη τόσο πιο πιθανό είναι ένα νετρίνο εξαιρετικά υψηλής ενέργειας να αλληλεπιδράσει με έναν ανιχνευτή, λέει η Κλίπφελ.
«Μόνο ένα μικρό κλάσμα (των νετρίνων από μια έκρηξη) θα κατευθυνόταν ποτέ προς τη Γη», λέει ο Κάιζερ και «ένα μικρό κλάσμα αυτών θα χτυπούσε πραγματικά έναν ανιχνευτή».
Τι υποδηλώνει
Σημειώνει πως αν μελλοντική έρευνα διαπιστώσει ότι τα περισσότερα νετρίνα υψηλής ενέργειας προέρχονται από το κέντρο του γαλαξία μας, αυτό θα μπορούσε να υποδηλώνει μια σύνδεση με αρχέγονες μαύρες τρύπες.
Μια συγκέντρωση τέτοιων νετρίνων κοντά στο γαλαξιακό κέντρο θα ήταν συμβατή με την ιδέα ότι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες είναι ταυτόχρονα πηγή των νετρίνων και υποψήφιες για σκοτεινή ύλη, η οποία πιστεύεται ότι συσσωρεύεται γύρω από τους πυρήνες των γαλαξιών – αν και δεν αποτελεί οριστική απόδειξη. Τέτοια στοιχεία θα βοηθούσαν επίσης στην επικύρωση της θεωρίας του Χόκινγκ για τις διαρροές μαύρων τρυπών.
Δεκάδες μελέτες έχουν προσπαθήσει να εντοπίσουν την πηγή του πρωτοφανούς νετρίνο, λέει ο φυσικός Λουίτζι Φούσκο του Πανεπιστημίου του Σαλέρνο στο Φισκιάνο της Ιταλίας, ο οποίος είναι μέλος της ομάδας που το ανίχνευσε. Μια αρχέγονη μαύρη τρύπα είναι μια ενδιαφέρουσα, πιο εξωτική πρόταση, λέει, αν και είναι πολύ νωρίς για να ανακηρυχθεί η προέλευσή της.
Από τη McKenzie Prillaman | www.sciencenews.org
Εφημερίδα Απογευματινή
