Ничто не вечно, включая черные дыры. В течение очень длительных периодов времени они испаряются, как и другие крупные объекты во Вселенной. Это связано с излучением Хокинга, названным в честь Стивена Хокинга, который разработал эту идею в 1970-х годах.
Проблема в том, что излучение Хокинга никогда достоверно не наблюдалось.
Трое европейских исследователей думают, что нашли способ увидеть излучение Хокинга. Их работа представлена в статье под названием «Измерение излучения Хокинга от кусочков черных дыр при астрофизических слияниях черных дыр».
Слияние черных дыр было предсказано давно, но никогда не наблюдалось. Теория показала, что эти слияния должны выпустить мощные гравитационные волны. Наконец, в 2015 году обсерватория LIGO обнаружила первое слияние. Теперь ученые обнаружили многие из них.
В своем кратком исследовательском письме исследователи говорят, что эти слияния являются окном в радиацию Хокинга (HR). Когда черные дыры сливаются, они могут создавать так называемые «кусочки» черных дыр размером с астероиды, которые выбрасываются в космос. Их небольшой размер должен сделать их ЧСС заметным.
HR, исходящий от этих маленьких ЧД, производит гамма-лучи с особым «отпечатком пальца» фотонов высокой энергии.
«В этом письме мы исследуем наблюдательные последствия образования большого количества маленьких кусочков ЧД во время катастрофического события, такого как слияние двух астрофизических ЧД», — объясняют авторы. «Как мы покажем, излучение Хокинга, исходящее от этих кусочков ЧД, приводит к гамма-всплескам (GRB), обладающим характерным отпечатком».
Когда кусочки черной дыры испаряются, они испускают частицы сферически-симметричной формы. Пока более крупная слившаяся ЧД не закрывает им обзор, частицы HR должны достичь нас. Энергия фотонов от всплесков превышает шкалу триллионов электронвольт (ТэВ).
Исследователи говорят, что энергетический уровень гамма-всплесков из этих дырочек можно обнаружить с помощью атмосферных черенковских телескопов, таких как Гамма-обсерватория High-Altitude Water Cherenkov (HAWC). HAWC наблюдает фотоны в диапазоне от 100 ГэВ до 100 ТэВ.
Остается много вопросов. Авторы говорят, что эти кусочки ЧД будут излучать наибольшую энергию ближе к моменту испарения. Но когда кусочки ЧД испускаются в интенсивной гравитационной среде при слиянии ЧД, это может повлиять на их излучение Хокинга. То же самое верно, если кусочки испускаются с релятивистскими скоростями. Оба эти фактора могут изменить их спектры еще до того, как они достигнут наших детекторов.
В Стандартной модели физики элементарных частиц есть моменты, когда все ломается из-за нашего непонимания. Авторы отмечают, что некоторые новые физические явления, ранее не наблюдавшиеся, также могут искажать спектры мелких черных дыр, что затрудняет их наблюдение.
Есть еще один действительно интересный аспект этих черных дыр размером с астероид. Поскольку физика в самой ранней Вселенной была иной, возможно, они были созданы тогда. Если бы они были такими и если бы они к настоящему времени не испарились, они могли бы представлять собой темную материю.
«Таким образом, наблюдение излучения Хокинга от кусочков ЧД может пролить свет не только на создание таких кусочков, но и на физику элементарных частиц при энергиях, находящихся за пределами досягаемости текущих и будущих экспериментов на коллайдерах, неся в себе отпечатки новой физики, основанной на суперсимметрии, композитных динамика или дополнительные измерения, и это лишь некоторые из них», — пишут авторы.
