O gaură neagră care explodează ar putea dezvălui fundamentele Universului

Fizicienii au crezut de mult timp că găurile negre explodează la sfârșitul vieții lor și că astfel de explozii au loc cel mult o dată la 100.000 de ani.

Însă o nouă cercetare publicată în Physical Review Letters de către fizicieni de la University of Massachusetts Amherst a descoperit o probabilitate de peste 90% ca una dintre aceste explozii de gaură neagră să fie observată în următorul deceniu și că, dacă vom fi pregătiți, actuala flotă de telescoape spațiale și terestre ar putea surprinde evenimentul.

• Un instrument cerebral revoluționar ne-ar putea spune cum funcționează conștiența
• Noi perspective asupra energiei întunecate, dezvăluite într-un studiu masiv al Universului

O asemenea explozie ar reprezenta o dovadă puternică a unui tip de gaură neagră teoretizat, dar niciodată observat, numit „gaură neagră primordială”, care s-ar fi putut forma la mai puțin de o secundă după Big Bang, acum 13,8 miliarde de ani.

În plus, explozia ar oferi un catalog definitiv al tuturor particulelor subatomice existente — inclusiv cele deja observate (electroni, quarcuri, bosoni Higgs), cele ipotetice (precum particulele de materie întunecată), dar și altele complet necunoscute până acum științei. Acest catalog ar putea răspunde, în sfârșit, uneia dintre cele mai vechi întrebări ale omenirii: de unde a venit tot ceea ce există?

O probabilitate de 90%

Știm că găurile negre există și avem o bună înțelegere a ciclului lor de viață: o stea mare și veche își consumă combustibilul, implodează într-o supernovă extrem de puternică și lasă în urmă o regiune a spațiu-timpului cu o gravitație atât de intensă încât nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa. Aceste găuri negre sunt incredibil de masive și, practic, stabile.

Dar, după cum a subliniat fizicianul Stephen Hawking în 1970, un alt tip de gaură neagră — gaura neagră primordială (PBH) — ar putea fi creată nu din colapsul unei stele, ci din condițiile primordiale ale universului, la scurt timp după Big Bang.

Deși incredibil de dense, PBH-urile ar putea fi mult mai ușoare decât găurile negre observate până acum. Hawking a arătat, de asemenea, că găurile negre au o temperatură și ar putea, teoretic, să emită particule prin ceea ce acum se numește radiația Hawking, dacă devin suficient de fierbinți.

„Cu cât o gaură neagră este mai ușoară, cu atât este mai fierbinte și cu atât mai multe particule emite. Pe măsură ce PBH-urile se evaporă, devin tot mai ușoare și, deci, mai fierbinți, emițând din ce în ce mai multă radiație, într-un proces accelerat până la explozie. Acea radiație Hawking este ceea ce telescoapele noastre pot detecta,” spune Andrea Thamm, co-autor și profesor asistent de fizică la UMass Amherst.

Descoperirea ar revoluționa complet fizica

„Știm cum să observăm această radiație Hawking,” spune Joaquim Iguaz Juan, cercetător postdoctoral la UMass Amherst. „O putem detecta cu telescoapele actuale și, deoarece singurele găuri negre care pot exploda azi sau în viitorul apropiat sunt aceste PBH, știm că, dacă vedem radiație Hawking, asistăm la explozia unei PBH.”

Deși de la Hawking încoace s-a considerat că șansele de a observa o PBH care explodează sunt infime, echipa UMass a revizuit ipotezele tradiționale.

„Credem că există până la 90% șanse să asistăm la explozia unei PBH în următorii 10 ani,” afirmă Aidan Symons, co-autor și doctorand la UMass Amherst.

Cercetătorii au explorat un „model-jucărie QED întunecat” — o copie a forței electrice cunoscute, dar care include o versiune foarte grea, ipotetică, a electronului, numită de ei „electron întunecat”.

Apoi, au reconsiderat presupunerile de lungă durată despre sarcina electrică a găurilor negre. Se presupunea că atât găurile negre obișnuite, cât și PBH-urile sunt neutre electric.

Prima observație directă a radiației Hawking

„Noi facem o altă presupunere,” explică Michael Baker, co-autor și profesor asistent de fizică la UMass Amherst. „Arătăm că, dacă o gaură neagră primordială se formează cu o mică sarcină electrică întunecată, modelul prevede că ar putea fi temporar stabilizată înainte de a exploda. Ținând cont de toate datele experimentale cunoscute, descoperim că am putea observa o explozie PBH nu o dată la 100.000 de ani, cum se credea, ci o dată la 10 ani.”

„Nu spunem că se va întâmpla sigur în acest deceniu,” adaugă Baker. „Dar ar putea exista o șansă de 90% să se întâmple. Și, din moment ce deja avem tehnologia necesară pentru a observa aceste explozii, ar trebui să fim pregătiți.”

„Aceasta ar fi prima observație directă atât a radiației Hawking, cât și a unei PBH. Am obține, de asemenea, o înregistrare definitivă a fiecărei particule care alcătuiește universul. Ar revoluționa complet fizica și ne-ar ajuta să rescriem istoria universului,” concluzionează Iguaz Juan, potrivit EurekAlert.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au descoperit o gaură neagră creată la mai puțin de o secundă după Big Bang

O gaură neagră colosală, de 36 de miliarde de ori mai grea decât Soarele, este una dintre cele mai mari observate în Univers

O gaură neagră din constelația Fecioarei s-a trezit brusc după ce a fost inactivă timp de zeci de ani

Test de cultură generală. Care este cea mai mare gaură neagră din Univers?