Czy w najbliższej dekadzie będziemy świadkami jednego z najbardziej niezwykłych zjawisk we Wszechświecie? Najnowsze badania fizyków z University of Massachusetts Amherst sugerują, że istnieje aż 90-procentowe prawdopodobieństwo, iż w ciągu najbliższych 10 lat astronomowie zarejestrują eksplozję czarnej dziury. Taki wybuch nie tylko potwierdziłby teorie Stephena Hawkinga sprzed 50 lat, ale także mógłby całkowicie zrewolucjonizować fizykę.
Czarne dziury i promieniowanie Hawkinga
Czarne dziury kojarzą się głównie z obiektami, które pochłaniają wszystko, co znajdzie się zbyt blisko ich horyzontu zdarzeń. Jednak w 1974 roku Stephen Hawking udowodnił teoretycznie, że czarne dziury powinny również emitować cząstki – zjawisko to nazwano promieniowaniem Hawkinga.
Promieniowanie to jest bardzo słabe, dlatego nigdy nie udało się go bezpośrednio wykryć. Ale w końcowym etapie życia czarnej dziury, kiedy traci ona masę i staje się coraz gorętsza, promieniowanie przybiera formę gwałtownej eksplozji przypominającej supernową.
Pierwotne czarne dziury – kandydaci do wybuchu
Największe i najcięższe czarne dziury, takie jak te w centrach galaktyk, będą istnieć jeszcze biliony lat. Jednak naukowcy sugerują, że mogą istnieć znacznie mniejsze obiekty – tzw. pierwotne czarne dziury (PBH) – które powstały tuż po Wielkim Wybuchu.
Ich masy byłyby porównywalne z asteroidami, a nie z gwiazdami, co oznacza, że ich życie mogłoby dobiec końca właśnie teraz. Według nowych modeli, eksplozje takich PBH powinny zdarzać się średnio raz na 10 lat – a więc mogą być widoczne jeszcze za naszego życia.
Kosmiczne fajerwerki i nowe cząstki
Najbardziej fascynująca w takim wybuchu byłaby nie tylko sama eksplozja, ale to, co mogłaby ona ujawnić. Naukowcy są przekonani, że podczas śmierci czarnej dziury uwolniony zostałby pełny katalog cząstek elementarnych – zarówno tych już znanych (jak elektrony i neutrony), jak i hipotetycznych (np. cząstki ciemnej materii).
Jeszcze bardziej intrygujące są tzw. „nieznane niewiadome” – cząstki, których istnienia nawet nie przewiduje współczesna nauka. Gdyby zostały wykryte, mogłyby całkowicie zmienić nasze rozumienie budowy Wszechświata.
Szansa na rewolucję w fizyce
Według zespołu badawczego z UMass Amherst, obserwacja eksplozji czarnej dziury mogłaby:
- potwierdzić istnienie pierwotnych czarnych dziur,
- dostarczyć pierwszych dowodów na promieniowanie Hawkinga,
- ujawnić ciemną materię lub inne nieznane cząstki,
- dać nauce kompletny „spis treści” wszystkich składników Wszechświata.
Jak podkreślają badacze, to wydarzenie miałoby znaczenie porównywalne z odkryciem bozonu Higgsa czy fal grawitacyjnych – ale skala jego konsekwencji mogłaby być jeszcze większa.
Czy będziemy świadkami tego zjawiska?
Astronomowie przewidują, że jeśli modele są poprawne, jedna z takich eksplozji powinna nastąpić w zasięgu współczesnych teleskopów promieniowania gamma w ciągu najbliższej dekady. To oznacza, że możemy być pierwszym pokoleniem, które zobaczy, jak umiera czarna dziura – i jakie tajemnice kryje w sobie jej ostatni oddech.
Badania opublikowano w czasopiśmie Physical Review Letters .