Postoji do 90 posto izgleda da će u sljedećih deset godina biti opažen završni bljesak primordijalne crne rupe, navodi analiza tima sa Sveučilišta Massachusetts Amherst objavljena u Physical Review Letters. Signal Hawkingova zračenja, ako se pojavi, mogu registrirati sadašnji svemirski i zemaljski teleskopi. Takvo opažanje istodobno bi potvrdilo postojanje primordijalnih crnih rupa i dalo uvid u puni spektar subatomskih čestica, uključujući moguće nositelje tamne tvari.
Autori ističu da bi eksplozija primordijalne crne rupe pružila jedinstven, opažački utemeljen zapis emitiranih čestica. To bi obuhvatilo već poznate čestice poput elektrona, kvarkova i Higgsova bozona, ali i potencijalne nove entitete, uključujući kandidate za tamnu tvar. Rezultat bi utjecao na čestičnu fiziku i kozmologiju ranog svemira te omogućio provjeru ključnih predviđanja kvantne gravitacije.
Znamo da crne rupe postoje i u grubim crtama razumijemo njihov nastanak: kada masivna, stara zvijezda potroši nuklearno gorivo, gravitacijski se uruši i eksplodira kao supernova. Ostatak je područje prostor-vremena s gravitacijom toliko jakom da ni svjetlost ne može pobjeći. Takve crne rupe iznimno su masivne i u biti stabilne.
Stephen Hawking je 1970. pokazao da bi mogla postojati i druga vrsta: primordijalne crne rupe, nastale iz ranih uvjeta svemira neposredno nakon Velikog praska. Iako su iznimno guste, mogle bi imati znatno manju masu od astrofizičkih crnih rupa, a dovoljno su tople da teoretski emitiraju čestice kroz tzv. Hawkingovo zračenje.
Hawkingovo zračenje i završni bljesak
Prema Hawkingu, crne rupe imaju temperaturu i mogu emitirati čestice kroz Hawkingovo zračenje. Što je crna rupa lakša, to je toplija i brže isparava. Kako masa opada, emisija se pojačava i proces prelazi u ubrzanje koje završava kratkotrajnim, ali energetskim bljeskom vidljivim u elektromagnetskom spektru. Dosad takav događaj nije izravno opažen.
Autori razmatraju pojednostavljeni model elektromagnetske interakcije u tzv. tamnom sektoru („dark-QED“). Model uvodi vrlo tešku, hipotetsku česticu analognu elektronu, tzv. tamni elektron. Na toj osnovi autori ponovno preispituju uobičajenu pretpostavku da su crne rupe električki neutralne.
Standardno se smatra da crne rupe nemaju neto električni naboj, pa se to često prenosi i na primordijalne crne rupe. Autori predlažu drukčiju mogućnost: ako se primordijalna crna rupa formira s malim tamnim električnim nabojem u sklopu “dark-QED” interakcije, taj naboj može privremeno stabilizirati objekt prije konačne eksplozije. Uzimajući u obzir dostupna eksperimentalna i opažačka ograničenja, iz toga slijedi veća očekivana učestalost završnih bljeskova.
Koliko često možemo očekivati događaj
Dugogodišnja procjena govorila je o jednoj eksploziji u stotinjak tisuća godina. Nova analiza pomiče tu ljestvicu na razinu jednog događaja u desetljeću te procjenjuje do 90 posto vjerojatnosti da će barem jedan završni bljesak primordijalne crne rupe biti zabilježen u idućih deset godina. Autori naglašavaju da riječ nije o jamstvu, nego o visokoj vjerojatnosti koja opravdava pripremu opažačkih kampanja.
Prema autorima, sadašnji niz svemirskih i zemaljskih instrumenata dovoljan je za detekciju očekivanog signala Hawkingova zračenja. Budući da bi danas mogle eksplodirati samo dovoljno lagane, primordijalne crne rupe, registracija takvog signala bila bi istodobno prvi izravni dokaz i Hawkingova zračenja i samih primordijalnih crnih rupa.
Spektralna analiza signala pružila bi sveobuhvatan uvid u prisutne čestice, što bi omogućilo usporedbu s postojećim modelima i testiranje hipoteza o tamnoj tvari. Uspjeh bi otvorio prostor za reviziju dijelova standardnog modela i kozmoloških scenarija ranog svemira te usmjerio daljnja teorijska i opažačka istraživanja.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
