Астрофизики отвергли предположение о том, что взрыв первичной черной дыры стал источником уникального нейтринного события KM3NeT, предлагая альтернативные астрофизические объяснения для излучения высокоэнергетических нейтрино.
Недавно зафиксированный крайне высокоэнергетический нейтринный сигнал с энергией порядка 220 ПэВ (2,2*10^17 эВ) вызвал широкий резонанс среди астрофизиков — такие частицы встречаются крайне редко и могут предоставлять информацию о самых катастрофических событиях во Вселенной.
Команда проекта KM3NeT (Mediterranean Cubic Kilometre Neutrino Telescope) зафиксировала этот необычный нейтринный всплеск с помощью сети глубоководных детекторов в Средиземном море. Это один из самых мощных нейтринных сигналов, когда-либо зарегистрированных, и его источник остается неопределенным.
Группа теоретиков из Университета Сан-Пауло в Бразилии и Независимого университета Мадрида опубликовала критическую рецензию на статью в журнале Physical Review Letters, в которой была проверена одна из наиболее экзотических гипотез: не мог ли этот «пета-нейтрино» возникнуть в результате окончательного «испарения» первичной черной дыры, образовавшейся вскоре после Большого взрыва.
Почему гипотеза о первичной черной дыре кажется маловероятной
Авторы исследования учли, как реагируют нейтринные и гамма-телескопы на кратковременные космические вспышки (продолжительностью менее часа) и вычислили, на каком расстоянии от Земли должна была произойти взрыв «изначальной» черной дыры для возникновения наблюдаемого события. Они отметили, что в случае испарения дыры не только нейтрино, но и интенсивные потоки гамма-лучей и космических лучей (высокоэнергетических протонов) должны были бы быть зарегистрированы в других обсерваториях, таких как LHAASO в Тибете.
Однако такие сигналы не были зафиксированы вообще, что значительно уменьшает вероятность того, что событие было вызвано взрывом первичной черной дыры как в окрестностях Солнечной системы, так и в нашей галактике.
Энергия отдельных нейтрино почти не зависит от расстояния, которое они преодолевают, так как эти частицы слабо взаимодействуют с веществом. Тем не менее, поток (количество частиц) уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до источника, а высокие энергии нейтрино могут приводить к их поглощению веществом на больших расстояниях. Иными словами, вероятность того, что нейтрино с петаэлектронвольтовой энергией достигнет Земли из далекого космоса, крайне мала.
Как подчеркнул соавтор исследования Юбер Перес-Гонсалес, анализ должен учитывать не только чувствительность приборов, но и временное и пространственное распределение их обзора неба, особенно для кратковременных высокоэнергетических событий. Он отметил важность мультимодального подхода, когда нейтринные события сопоставляются с данными гамма-излучения и космических лучей, чтобы исключить ложные трактовки.
Значение для астрофизики
Выводы команды говорят о том, что нейтринное событие KM3NeT вряд ли произошло из-за испарения первичной черной дыры. Это ставит под сомнение одну из наиболее интригующих гипотез о причинах подобных событий. Исследование подчеркивает необходимость поиска альтернативных астрофизических источников, возможно, связанных с активными галактическими ядрами или другими катастрофическими процессами во Вселенной.
Тщательное сопоставление данных различных обсерваторий остается ключом к пониманию природы таких редких и мощных космических «призраков». Новые наблюдения с расширением сетей детекторов нейтрино и гамма-излучения помогут уточнить происхождение подобных феноменов в будущем.