На дне моря найдены доказательства недоказанной теории черных дыр Стивена Хокинга

На дне Средиземного моря, возможно, обнаружено доказательство одной из самых смелых идей Стивена Хокинга — теории об испаряющихся черных дырах. В феврале 2025 года нейтринный телескоп KM3NeT зафиксировал частицу невероятной мощности: нейтрино с энергией около 220 петаэлектронвольт (ПэВ). Это открытие, о котором уже говорят как об одном из самых значительных в современной космологии, может не только подтвердить предсказания знаменитого физика, но и пролить свет на тайну темной материи, составляющей значительную часть Вселенной.

KM3NeT — это уникальный научный инструмент, сеть высокочувствительных детекторов, расположенных на глубине свыше трех километров под поверхностью Средиземного моря. Его задача — улавливать редкие частицы, прилетающие из космоса, которые почти не взаимодействуют с обычной материей. В феврале этого года телескоп зафиксировал событие, получившее название KM3-230213A. Одинокий мюон, возникший при столкновении нейтрино с молекулами воды, пересек детектор, активировав треть его сенсоров. Анализ показал, что энергия частицы находится в диапазоне от 110 до 790 ПэВ — это в 25 раз больше, чем может достичь Большой адронный коллайдер, самый мощный ускоритель на Земле. Открытие было подробно описано в журнале Nature, где команда KM3NeT подтвердила, что это нейтрино стало рекордсменом по энергии среди всех зарегистрированных на нашей планете.

Но что могло породить такую частицу? Обычные космические явления, такие как взрывы сверхновых или активность массивных черных дыр в центрах галактик, вряд ли способны объяснить столь высокий уровень энергии. И вот здесь на сцену выходит гипотеза, которая заставляет сердца ученых биться чаще: нейтрино могло быть результатом испарения так называемой первичной черной дыры — объекта, существование которого до сих пор оставалось лишь теоретическим предположением.

Первичные черные дыры, в отличие от своих массивных родственников, образующихся при коллапсе звезд, могли возникнуть в первые доли секунды после Большого взрыва, когда Вселенная была невероятно плотной и горячей. Удивительно, но масса этой предполагаемой черной дыры оценивается всего в 10 000 кг — примерно как у двух африканских слонов. Это ничтожно мало по сравнению с известными черными дырами, вес которых исчисляется миллионами и миллиардами солнечных масс. Однако именно такая миниатюрность делает их идеальными кандидатами для проверки теории Хокинга.

Стивен Хокинг в 1970-х годах совершил революцию в физике, предположив, что черные дыры не являются абсолютно «черными». Согласно его идее, из-за квантовых эффектов у горизонта событий они испускают излучение — теперь известное как излучение Хокинга. Этот процесс постепенно отнимает у черной дыры массу, и чем она меньше, тем быстрее испаряется. Для объекта массой 10 000 кг испарение могло растянуться на миллиарды лет, завершившись мощным финальным выбросом энергии. Именно такой «взрыв» мог породить нейтрино, пойманное KM3NeT. Если это так, то мы, возможно, впервые стали свидетелями последнего акта жизни одной из древнейших черных дыр Вселенной.

Исследователи, опубликовавшие свои выводы в виде препринта на arXiv, выдвинули еще более захватывающую идею: такие первичные черные дыры могут быть связаны с темной материей. Темная материя — это невидимая субстанция, которая не излучает и не поглощает свет, но ее гравитационное влияние ощущается повсюду во Вселенной. На нее приходится около четверти общей массы и энергии космоса, однако ее природа остается одной из величайших загадок науки. Если крошечные черные дыры действительно существуют и составляют часть темной материи, это может объяснить, почему мы до сих пор не нашли другие ее проявления, и дать подсказки о том, как выглядела Вселенная в свои первые мгновения.

Научное сообщество пока относится к этой гипотезе с осторожностью. Авторы препринта подчеркивают, что вероятность того, что нейтрино KM3-230213A связано с испаряющейся черной дырой, невелика. Сам документ еще не прошел строгую проверку рецензентами, и ученые призывают дождаться дополнительных данных. Чтобы гипотеза получила вес, телескопу KM3NeT нужно зафиксировать ещё хотя бы одно подобное событие в ближайшие годы. Если же такие черные дыры достаточно распространены, чтобы составлять заметную долю темной материи, сигналы могут стать более частыми, превратив эту теорию из предположения в факт.

Открытие уже вызвало оживленные дискуссии среди физиков и астрономов. Статья в Live Science называет находку «признаком того, что мы стоим на пороге чего-то удивительного», но напоминает, что наука требует терпения и доказательств. Публикация в Nature подтверждает серьезность события, а команда KM3NeT продолжает анализировать данные, надеясь на новые подсказки из космоса. Даже если связь с черными дырами не подтвердится, сам факт обнаружения столь мощного нейтрино уже расширяет наши знания о высокоэнергетических процессах во Вселенной.

Если гипотеза окажется верной, это станет настоящим триумфом — не только для идей Стивена Хокинга, но и для всей космологии. Подтверждение испарения черных дыр даст нам первое прямое доказательство одного из самых смелых его предсказаний, а возможная связь с темной материей откроет новую главу в изучении Вселенной.

Источники:

Читайте также: Невидимое небо в нейтрино