Рекордное нейтрино связали с испаряющейся чёрной дырой из ранней Вселенной
- 13 февраля 2023 года KM3NeT зарегистрировал нейтрино KM3-230213A с энергией около 220 ПэВ — рекордной среди зарегистрированных.
- Работа в Physical Review D связывает это событие и несколько нейтрино IceCube со вспышками испаряющихся первичных чёрных дыр; расчёты совместимы с тем, что они составляют заметную долю тёмной материи.
- Отдельная гипотеза предполагает, что нейтрино пришло из дополнительного измерения, но сама регистрация не доказывает существование таких измерений.
Почему это важно: Будущие наблюдения нейтрино, гамма-излучения и космических лучей помогут проверить гипотезы, поскольку происхождение сигнала пока не установлено.
13 февраля 2023 года подводный нейтринный телескоп KM3NeT зарегистрировал частицу KM3–230213A — нейтрино с расчётной энергией около 220 петаэлектронвольт (ПэВ). Это самое энергичное нейтрино из когда-либо зарегистрированных: его энергия на порядки превышает энергию частиц, обычно наблюдаемых в подобных экспериментах. Происхождение события остаётся неясным, а отсутствие убедительного источника в других наблюдениях затрудняет объяснение.
Одна из гипотез, рассмотренная в новой работе в журнале Physical Review D, связывает такие события с первичными чёрными дырами — гипотетическими объектами, которые могли сформироваться в ранней Вселенной. Согласно теории Стивена Хокинга, чёрные дыры должны постепенно терять массу, испуская излучение. По мере уменьшения массы температура и интенсивность излучения растут, а на заключительной стадии испарения объект может выбросить частицы чрезвычайно высоких энергий.
Авторы работы проверили, могут ли такие вспышки объяснить не только событие KM3–230213A, но и несколько высокоэнергичных нейтрино, зарегистрированных обсерваторией IceCube. Расчёты показали, что наблюдения обеих установок совместимы с гипотезой, при которой заметная доля тёмной материи состоит из первичных чёрных дыр.
В другой работе, о которой рассказывает исходный материал, предложен ещё более необычный сценарий: первичная чёрная дыра могла образоваться из космических струн и находиться в дополнительном пространственном измерении, иногда называемом «тёмным измерением». Согласно этой гипотезе, нейтрино способны покидать дополнительное измерение и попадать в нашу наблюдаемую Вселенную, тогда как сопутствующие фотоны не достигали бы нас. Такой механизм мог бы объяснить, почему событие не сопровождалось ожидаемым сигналом в других диапазонах. Однако это отдельная теоретическая модель, и сама регистрация нейтрино не доказывает существование дополнительных измерений.
Проверить гипотезу помогут новые регистрации высокоэнергичных нейтрино обсерваториями KM3NeT и IceCube, а также наблюдения гамма-излучения. Авторы указывают, что будущие детекторы, включая обсерваторию LHAASO, смогут проверить, совместима ли предполагаемая частота вспышек первичных чёрных дыр с наблюдаемым потоком частиц. Дополнительные ограничения могут дать исследования космических лучей и гравитационных возмущений.
Пока же достоверное происхождение KM3–230213A не установлено. Сценарий с испаряющейся первичной чёрной дырой позволяет связать несколько редких событий в единую модель, но требует дальнейшей проверки.
© iXBT
