Za całe zamieszanie odpowiada neutrino wychwycone w lutym 2025 roku przez znajdujące się na dnie oceanu europejskie obserwatorium neutrin KM3NeT. Naukowcy poinformowali wtedy, że energia tej pojedynczej cząstki posiadała energię rzędu 100 petaelektronowoltów (PeV). Sama wartość może nam nic nie mówić, jednak wystarczy tutaj podkreślić, że jest to energia aż 25 razy wyższa od tej, jaką uzyskują cząstki rozpędzane do prędkości bliskich światła w Wielkim Zderzaczu Hadronów, czyli największym akceleratorze cząstek na świecie.
Wyjaśnienie pochodzenia tak energetycznej cząstki jest niezwykle trudne. Aby zrozumieć, z czym mamy do czynienia, naukowcy muszą wyjść poza strefę komfortu znanych procesów fizycznych i zacząć szukać gdzie indziej. W najnowszym artykule naukowym opublikowanym na razie na portalu preprintów naukowych arXiv badacze wysunęli niezwykłą propozycję wyjaśnienia zaobserwowanej cząstki.
Czytaj także: Przełomowy efekt poszukiwań cząstki widmo. To neutrino bije dotychczasowy rekord aż 100-krotnie
Nieco ponad pół wieku temu, Stephen Hawking wysunął teorię, według której w momencie Wielkiego Wybuchu powstała niezliczona ilość mikroskopijnych czarnych dziur rozsianych po całym wszechświecie. Owe pierwotne czarne dziury miałyby naprawdę niewielkie rozmiary i mogłyby tak naprawdę wypełniać całą przestrzeń kosmiczną. Owa teoria pozostała jednak niesprawdzona, bowiem jak dotąd nie odkryto żadnej takiej czarnej dziury, a zważając na ich niewielkie rozmiary szanse na ich odkrycie są równie mikroskopijne.
Naukowcy jednak wskazują, że neutrino zarejestrowane przez obserwatorium K3MNeT mogło zostać wyemitowane w momencie energetycznego końca życia jednej z takich czarnych dziur, która przez miliardy lat powoli wyparowywała.
Tutaj warto przypomnieć jeszcze jeden aspekt pracy Stephena Hawkinga. Według stworzonej przez niego teorii czarne dziury wcale nie są takie czarne, jak się wcześniej przyjmowało. Hawking przekonywał, że na samym horyzoncie zdarzeń czarnej dziury istnieją kwantowe pola, dzięki którym czarne dziury powoli emitują swoiste promieniowanie, tracąc w ten sposób swoją masę i ostatecznie całkiem wyparowując. Zgodnie z tą teorią, im czarna dziura robi się mniejsza, tym emituje silniejsze promieniowanie, aby w końcu ostatecznie gwałtownie uwolnić wysokoenergetyczne promieniowanie i zniknąć.
W najnowszej pracy badacze wskazują, że zarejestrowane na dnie oceanu neutrino może pochodzić właśnie z takiego wybuchowego końca życia mikroskopijnej czarnej dziury.
Problem z całą tą teorią jest taki, że czarne dziury o rozmiarach gwiazdowych według teorii Hawkinga będą parować jeszcze niezwykle długo, nawet 10^100 lat. Obecny wiek wszechświata nie pozwala zatem na to, aby jakakolwiek czarna dziura o masie gwiazdowej mogła już zakończyć swoje życie.
Z drugiej jednak strony, pierwotne czarne dziury opisane przez Hawkinga mogłyby być znacznie mniejsze. Energia neutrina zarejestrowanego w lutym na Ziemi wskazuje, że mogłoby ono zostać wyemitowane przez czarną dziurę o masie 10 ton. Taka czarna dziura miałaby jednak rozmiary mniejsze od rozmiarów atomu, a więc znajdowałaby się całkowicie poza zasięgiem jakichkolwiek instrumentów obserwacyjnych.
Czytaj także: Zadziwiające ustalenia na temat rozmiaru neutrin. Wyniki nie pozostawiają wątpliwości
Jeżeli jednak pierwotne czarne dziury powstały w Wielkim Wybuchu, to teoretycznie tak małe czarne dziury powinny już dawno temu wyparować. Należy jednak tutaj przyjąć, że może istnieć jakiś nieznany jeszcze proces, który pozwoli pierwotnej czarnej dziurze przetrwać do czasów obecnych i wyparować dopiero teraz. W takiej sytuacji wyparowująca czarna dziura mogłaby wyemitować neutrino, które właśnie na Ziemi zarejestrowaliśmy.
Tutaj pojawia się jeszcze jeden intrygujący aspekt całej sprawy. Od dawna naukowcy zastanawiali się, czy z mikroskopijnych pierwotnych czarnych dziur nie składa się obserwowana przez naukowców ciemna materia. Jeżeli takie czarne dziury faktycznie istnieją i dopiero teraz wyparowują, to powinniśmy w ciągu kilku kolejnych lat zarejestrować kolejne niezwykle energetyczne neutrino pochodzące z wyparowania kolejnej czarnej dziury. Wtedy nie tylko okaże się, że mikroskopijne czarne dziury są wszędzie wokół nas, ale także kwestia nieuchwytnej ciemnej materii w końcu zostanie rozwiązana.