Astronomowie są przekonani, że czarne dziury istnieją. Dość dobrze wiemy, jak powstają, na koniec życia niektórych gwiazd, poprzez zapadnięcie się gwiazdy w trakcie wybuchu supernowej. Te gwiazdowe czarne dziury są generalnie stabilne.

Jednak w 1970 roku Stephen Hawking wskazał, iż może istnieć inny rodzaj czarnych dziur, które nie powstały poprzez zapadnięcie się gwiazdy, ale utworzyły się w pierwotnych warunkach, tuż po Wielkim Wybuchu. Zwane są one pierwotnymi czarnymi dziurami. Takich obiektów jak dotąd jednak nie zaobserwowano.

Zgodnie z przewidywaniami teorii pierwotne czarne dziury mogą być mniej masywne niż zwykłe czarne dziury. Co więcej, Hawking pokazał, że czarne dziury mają temperaturę i mogą powoli emitować cząstki w procesie znanym jako „promieniowanie Hawkinga”. Im gorętsza czarna dziura, tym więcej cząstek będzie emitować. Pierwotne czarne dziury mogą „wyparować”, gdy tracą masę, stają się gorętsze, emitują więcej promieniowania Hawkinga, co może ostatecznie doprowadzić do wybuchu. Takie zdarzenie moglibyśmy zaobserwować. Jednak jedynymi czarnymi dziurami, które mogłyby obecnie eksplodować są pierwotne czarne dziury.

Grupa naukowców postanowiła przyjrzeć się temu problemowi. Przeanalizowano roboczy model „ciemnej elektrodynamiki kwantowej”. Jest to kopia zwykłych sił elektrycznych z dodatkiem bardzo ciężkiej, hipotetycznej wersji elektronu, który nazwano w publikacji „ciemnym elektronem”.

Czarne dziury nie mają ładunku elektrycznego, zwykle zakłada się więc, iż pierwotne czarne dziury również są obojętne elektrycznie. Jednak w nowych badaniach przyjęto sytuację, iż pierwotna czarna dziura tworzy się niewielkim ciemnym ładunkiem elektrycznym. W takiej konfiguracji model przewiduje, że obiekt powinien tymczasowo się ustabilizować, zanim ostatecznie wybuchnie.

Po analizie dostępnych danych eksperymentalnych oszacowano, iż potencjalnie można zaobserwować jedną eksplozję pierwotnej czarnej dziury co 10 lat, a nie co 100 tysięcy lat, jak do tej pory przypuszczano.

Gdyby udało się zaobserwować takie zjawisko, byłaby to pierwsza w historii bezpośrednia obserwacja promieniowania Hawkinga, a także pierwsza obserwacja pierwotnej czarnej dziury. „Coś takiego mogłoby zrewolucjonizować fizykę i pomóc nam przepisać na nowo historię Wszechświata” - komentuje Joaquim Iguaz Juan, współautor publikacji, odbywający staż podoktorski na University of Massachusetts Amherst.

Wyniki badań opisano w artykule, który ukazał się w „Physical Review Letters”. Pierwszym autorem publikacji jest Michael Baker, profesor University of Massachusetts Amherst. (PAP)

cza/ zan/