Традиционные представления о том, что чёрные дыры испаряются медленно и их финальные взрывы крайне редки, могут устареть. Новое исследование физиков из Массачусетского университета в Амхерсте показало, что вероятность наблюдать взрыв первичной чёрной дыры (ПЧД) в ближайшее десятилетие составляет около 90%. Такой взрыв станет прямым подтверждением существования излучения Хокинга, которое до сих пор оставалось теоретическим предсказанием.
ПЧД — реликтовые объекты ранней Вселенной, которые могли образоваться менее чем через секунду после Большого взрыва. Они обладают сверхвысокой плотностью, но могут быть намного легче звёздных чёрных дыр, а значит, их температура выше и процесс испарения идёт быстрее. Согласно новой модели «тёмной квантовой электродинамики», если ПЧД имеют небольшой тёмный электрический заряд, они проходят фазу временной стабилизации, а затем заканчивают жизнь катастрофическим взрывом, выбрасывая поток гамма-квантов, нейтрино и частиц материи и антиматерии.
Наблюдение подобного события позволит не только увидеть излучение Хокинга напрямую, но и создать своего рода «энциклопедию элементарных частиц» — от известных электронов, кварков и фотонов до гипотетических частиц тёмной материи. Такой каталог станет фундаментом для новой физики, расширяющей Стандартную модель и дающей ответы на вопрос о составе и происхождении Вселенной.
Чтобы быть готовыми к такому открытию, астрономы уже готовят наблюдательные кампании. Ключевыми инструментами станут космические гамма-обсерватории Fermi-LAT, Integral и будущий Compton Spectrometer and Imager (COSI), которые способны фиксировать гамма-вспышки с высокой точностью. Наземные установки, такие как массив черенковских телескопов CTA (Cherenkov Telescope Array), помогут уточнить спектр излучения и энергетические характеристики события. Дополнительно нейтринные обсерватории вроде IceCube в Антарктиде будут искать поток нейтрино, а гравитационно-волновые детекторы LIGO, Virgo и KAGRA смогут зарегистрировать слабый сигнал, связанный с финальными стадиями испарения.
Синхронная работа этих установок позволит построить полную картину явления — от момента начала ускоренного испарения до финального взрыва, сопровождаемого колоссальным выбросом энергии. Такое событие может стать самым информативным космическим сигналом в истории науки, предоставив данные о физике ранней Вселенной, о том, как образовалась материя, и как эволюционировали первые структуры космоса.
Если прогнозы подтвердятся, в следующие десять лет человечество может стать свидетелем одного из самых редких и значимых событий во Вселенной — взрыва первичной чёрной дыры, который откроет новую эру в астрофизике и космологии.