Stephen Hawking fekete lyukakról szóló elméletére az óceán fenekén találhattak bizonyítékot
Ötven évvel ezelőtt a híres asztrofizikus, Stephen Hawking felvetette, hogy az ősrobbanás eláraszthatta az univerzumot apró fekete lyukakkal. Most a kutatók úgy vélik, hogy láthattak egyet felrobbanni.
2025 februárjában a Cubic Kilometre Neutrino Telescope, röviden KM3NeT – amely Franciaország, Olaszország és Görögország partjainál található víz alatti detektorokból áll – egy elképesztően erős neutrínót észlelt. A különös részecskének mintegy 100 petaelektronvolt energiája volt, vagyis több mint 25-ször több, mint a Nagy Hadronütköztetőben felgyorsított részecskék, így nem meglepő, hogy a fizikusok nehezen találtak magyarázatot egy ilyen energiájú neutrínóra.
Most azonban egy másik kutatócsoport meglepő ötlettel állt elő új tanulmányukban. Szerintük a neutrínó egy elpárolgó fekete lyuk jele. Az 1970-es években Hawking rájött, hogy a fekete lyukak nem teljesen „láthatatlanok”, helyette az eseményhorizont és a téridő kvantummezői közötti összetett kölcsönhatások révén lassú, de állandó sugárzást bocsátanak ki, amelyet ma Hawking-sugárzásként ismerünk. Ez azt jelenti, hogy a fekete lyukak elpárolognak és végül eltűnnek. Sőt, ahogy a fekete lyuk egyre kisebb lesz, még több sugárzást bocsát ki, míg végül lényegében egy nagyenergiájú, részecskékből és sugárzásból álló robbanás keretében eltűnik. A kutatók szerint az egyik ilyen részecske lehet a KM3Net kollaboráció által észlelt neutrínó.
Az összes ismert fekete lyuk azonban nagyon nagy, legalább a Nap tömegének néhányszorosa, hogy a legnagyobbakat ne is említsük. Még a legkisebb ismert ilyen objektumok „elpárolgásához” is jóval több mint 10^100 év kell. Összehasonlításképp, az univerzum becsült kora 1,37×10^10 év. Ha a KM3NeT által észlelt neutrínó egy felrobbanó objektumnak köszönhető, akkor annak sokkal kisebbnek kell lennie, nagyjából 10 tonna körül. Ez két kifejlett afrikai elefánt súlya egy atomnál is kisebb helyre tömörítve. Az egyetlen ismert lehetséges módja az ilyen apró fekete lyukak keletkezésének a korai ősrobbanás kaotikus eseményei, amelyek eláraszthatták a kozmoszt „primordiális fekete lyukakkal”.
Az ősrobbanás során keletkezett legkisebb primordiális fekete lyukak már régen felrobbantak volna, míg a nagyobbak akár a mai napig is fennmaradhattak. Egy 22 tonnás példány azonban nem tarthat ki az ősrobbanástól egészen napjainkig. A szerzők azonban rámutattak, hogy létezhet egy további kvantummechanizmus, az úgynevezett „memóriaterhelés”, amely lehetővé teszi, hogy ezek az objektumok ellenálljanak a bomlásnak. Ez lehetővé tenné, hogy egy 22 tonnás fekete lyuk több milliárd évig túléljen, mielőtt végül felrobban, és közben nagyenergiájú neutrínót küld a Föld felé.
A primordiális fekete lyukak magyarázatot adhatnak a sötét anyagra, amely az univerzumban lévő anyag nagy részét alkotja. A kutatók megállapították, hogy ha az ilyen tömegű ősfekete lyukak elég nagy számban vannak ahhoz, hogy az összes sötét anyagot magyarázzák, akkor valamilyen rendszerességgel fel kellene robbanniuk. Becsléseik szerint, ha ez a hipotézis helytálló, a KM3NeT kollaborációnak a következő néhány évben újabb elképesztő neutrínót kellene látnia. Ha ez az észlelés megtörténik, akkor lehet, hogy gyökeresen újra kell gondolnunk a sötét anyagról, a nagyenergiájú neutrínókról, sőt a korai univerzum fizikájáról szóló ismereteinket.
Érdemes elolvasni:
