Da li ćemo u narednih 10 godina videti eksploziju primordijalne crne rupe? Naučnici kažu – da

Takva eksplozija bila bi snažan dokaz za teorijsku, ali nikada viđenu vrstu crnih rupa, takozvane „primordijalne crne rupe“, koje su mogle nastati manje od sekunde nakon Velikog praska pre 13,8 milijardi godina.

Štaviše, eksplozija bi nam pružila konačan katalog svih subatomskih čestica u postojanju – uključujući one koje smo već otkrili, poput elektrona, kvarkova i Higsovih bozona, one koje smo samo pretpostavili, poput čestica tamne materije, kao i sve druge koje nauka još uopšte ne poznaje. Taj katalog bi konačno odgovorio na jedno od najstarijih pitanja čovečanstva: odakle je sve nastalo?

Znamo da crne rupe postoje i prilično dobro razumemo njihov životni ciklus – stara, velika zvezda ostaje bez goriva, urušava se u snažnoj supernovi i ostavlja za sobom oblast prostor-vremena sa tako intenzivnom gravitacijom da ništa, čak ni svetlost, ne može da pobegne. Takve crne rupe su neverovatno teške i uglavnom stabilne.

Međutim, kako je fizičar Stiven Hoking ukazao 1970. godine, postoji i druga vrsta – primordijalne crne rupe, koje nisu nastale kolapsom zvezde već iz prvobitnih uslova svemira neposredno posle Velikog praska. Kao i standardne, one su toliko guste da gotovo ništa ne može da im pobegne, zbog čega su „crne“.

Iako su guste, mogu biti mnogo lakše od crnih rupa koje smo do sada uočili. Hoking je takođe pokazao da crne rupe imaju temperaturu i da bi, teorijski, mogle polako ispuštati čestice preko procesa koji je danas poznat kao „Hokingova radijacija“.

„Što je crna rupa lakša, to bi trebalo da bude toplija i da ispušta više čestica. Kako primordijalne crne rupe, postaju sve lakše, a samim tim i toplije, emitujući još više radijacije u procesu koji se ubrzava sve dok ne dođe do eksplozije. Upravo tu Hokingovu radijaciju naši teleskopi mogu da otkriju“, kaže Andrea Tam, vanredni profesor fizike na Univerzitetu Masačusets Amherst i koautor studije objavljene časopisu Physical Review Letters.

Ipak, iako bi trebalo da je moguće, niko nikada nije direktno posmatrao PBH.

„Znamo kako da posmatramo ovu Hokingovu radijaciju. Možemo je uočiti našim teleskopima, a pošto jedine crne rupe koje danas mogu eksplodirati jesu upravo PBH, ako vidimo Hokingovu radijaciju, znaćemo da posmatramo eksploziju crne rupe“, kaže Žoakim Igvas Huan, postdoktorand u fizici na istom univerzitetu.

Iako su fizičari još od Hokinga smatrali da su šanse da se eksplozija primordijalne crne rupe vidi zanemarljivo male, Igvas Huan ističe: „Naš posao kao fizičara je da preispitujemo pretpostavke, da postavljamo bolja pitanja i dolazimo do preciznijih hipoteza.“

Nova hipoteza tima? Spremimo se sada da vidimo eksploziju. „Verujemo da postoji i do 90 odsto šanse da u narednih 10 godina budemo svedoci eksplozije primordijalne crne rupe“, kaže Ajdan Sajmons, koautor rada i diplomac fizike na UMass Amherst.

Tamni elektron

Tim je istraživao takozvani „dark-QED toy model“ – suštinski kopiju uobičajene električne sile kakvu poznajemo, ali koja uključuje veoma tešku, hipotetičku verziju elektrona, koju nazivaju „tamni elektron“.

Ponovo su razmatrali dugogodišnju pretpostavku o električnom naboju crnih rupa. Standardne crne rupe nemaju naboj, a isto se pretpostavljalo i za PBH.

„Mi pravimo drugačiju pretpostavku. Pokazujemo da ako se primordijalna crna rupa formira sa malim tamnim električnim nabojem, onda model predviđa da bi mogla biti privremeno stabilizovana pre konačne eksplozije“, kaže Majkl Bejker, koautor i vanredni profesor fizike.

Uzevši u obzir sve poznate eksperimentalne podatke, zaključuju da bi eksplozija primordijalne crne rupe mogla biti uočena ne jednom u 100.000 godina kao što se do sada mislilo, već jednom u 10 godina.

„Ne tvrdimo da će se to sigurno dogoditi u ovoj deceniji, ali postoji 90 odsto šanse da hoće. Pošto već imamo tehnologiju za posmatranje ovih eksplozija, treba da budemo spremni“, kaže Bejker,

„Ovo bi bio prvi direktan dokaz i Hokingove radijacije i postojanja primordijalne crne rupe. Takođe bismo dobili konačan zapis svake čestice koja čini sve u univerzumu. To bi potpuno promenilo fiziku i pomoglo nam da prepravimo istoriju univerzuma“, dodaje Igvas Huan.