Je to doslova pár dní, co jsme na OSLU psali o explozích primordiálních černých děr, jimiž by tyto přízračné a doposud hypotetické objekty mohly prozradit svou existenci. Fyzici MIT právě vypustili studii ve Physical Review Letters, ve které navrhují, že už jsme vlastně takový smrtelný výkřik primordiální černé díry detekovali. V podobě nejvíce energetického neutrina, s jakým jsme zatím měli tu čest.
O primordiálních černých dírách, které údajně měly vzniknout v prvních okamžicích vesmíru, se teď mluví hodně. Část fyziků v nich vidí spásu v krizi s temnou hmotou, která neustále, naprosto tvrdošíjně, odolává veškerým snahám o objevení. Ani primordiální černé díry nejsou ideální řešení a je nutné intenzivně pracovat na jejich teoriích, aby vůbec byly jako vysvětlení pro temnou hmotu použitelné. Pokud bychom se sehnali důkaz, že skutečně existují, byl by to pochopitelně dost pádný argument.
Alexandra Klipfelová a David Kaiser spočítali, že pokud primordiální díry tvoří většinu temné hmotu ve vesmíru, je statisticky možné, že v současnosti explodují v Mléčné dráze. Dokonce je prý možné, že k tomu dochází i relativně blízko nás. Taková exploze by vychrstla vysokoenergetické částice, včetně neutrin, které bychom mohli zachytit.
Podle Klipfelové a Kaisera se to už možná povedlo. Letos v únoru (2025) experiment Cubic Kilometer Neutrino Telescope (KM3NeT), který lapá neutrina ve Středozemním moři, detekoval monstrózní neutrino, které okamžitě vstoupilo do historie jako doposud nejvíce energetické neutrino, s nímž jsme se doposud setkali, bohužel pod velmi nudným jménem KM3-230213A.
Energii tohoto neutrina vědci odhadují na šílených 220 PeV. Něco takového je velmi obtížné vysvětlit a otevírá to prostor pro exotické možnosti. Mohlo by jít o to, že neutrina s takto ohromnou energií urychluje nějaký jiný (neznámý?) proces než méně energetická neutrina. Také by to mohla být první detekce kosmogenického neutrina, která by měla vznikat interakcí ultravysokoenergetické kosmického záření s fotony reliktního záření vesmíru. A ve hře jsou i exploze primordiálních černých děr.
Badatelské duo dospělo k tomu, že aby vysvětlili neutrino KM3-230213A explozí primordiální černé díry, musí každým pozemským rokem v Mléčné dráze explodovat cca tisíc primordiálních děr na parsek (cca 3 světelné roky) krychlový. Pak je vcelku příznivá šance, že nadupané neutrino z takové exploze zasáhne Zemi. K ověření této teorie bude nutné detekovat spoustu dalších částic z vesmíru, včetně „šíleně energetických neutrin.“ Tak směle do toho.
Video: KM3-230213A
Video: The Unbelievable Science of Quantum Physics with David Kaiser
Literatura
Neutrino s rekordně vysokou energií
Autor: Jan Machonin (12.02.2025)
Fyzici změřili „velikost“ neutrina: Je větší než běžné atomové jádro
Autor: Stanislav Mihulka (18.02.2025)
Co nám říká detekce neutrina s extrémní energií o našem vesmíru?
Autor: Vladimír Wagner (20.02.2025)
Dokážeme detekovat primordiální černé díry díky gravitačním vlnám?
Autor: Stanislav Mihulka (28.05.2025)
Mohli bychom v dohledné budoucnosti pozorovat explodující černou díru?
Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2025)
Diskuze:
Připutoval odjinud.
P Holub,2025-09-20 06:39:24
Neutrino o 220 PeV by mohlo být pozůstatkem původního, předchozího systému, které k nám doputovalo z oblastí za naším současným EH, kde stále existují zbytky původní struktury s extrémními energetickými stavy. Tato hypotéza ale předpokládá, že náš vesmír je sférický (konec konců, lensing tomu odpovídá). Více na https://zenodo.org/records/16310692
Re: Připutoval odjinud.
Jiri Kamecek,2025-09-20 16:56:24
Když za EH, tak to už mohli přiletět i z černé díry. Obojí je nadsvětelně.
Re: Re: Připutoval odjinud.
P Holub,2025-09-22 06:54:07
Gravitační komunikace vede vždy od vyššího Fí k nižšímu (zápornějšímu). Takže z BH nemá šanci nic tak energetického vyletět. Co se týče jetů, tak zde je nepřekročitelný limit, kterým je relativní poměr Fí/Fí pro vznik BH, a ten takového urychlení nedocílí. Navíc Fí z BH ho při úniku od BH rudě posouvá. Pokud částice pokračuje přes EH do BH, to je úplně jiný příběh, tady není částice omezována, ale pouze stále více urychlována (nepřekročí c, frekvenčně energeticky dotována).
Jiri Kamecek,2025-09-19 15:54:31
A není chyba v tom odhadu energie neutrina? Z čeho to odhadli?
Re:
Pavel Kaňkovský,2025-09-20 12:43:55
S. Aiello et al. (KM3NeT Collaboration), Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT, Nature (London) 638, 376 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08543-1
Pozorovali spršku způsobenou vysoce energetickým mionem. Energii mionu odhadli podle počtu detektorů, které spršku zachytily. Střední hodnota odhadu je 120 PeV, ale chyby jsou dost velké, 90% interval spolehlivosti je 35–380 PeV. Pak udělali nějakou úvahu, že ten mion musel vzniknout jako následek srážky neutrina s ještě vyšší energií a podle simulací vyhodnotili, že muselo mít energii se střední hodnotou 220 PeV, 90 % interval je 72 PeV–2.6 EeV.
220 PeV = asi 2,4 kg hmotnosti
Florian Stanislav,2025-09-19 15:22:13
220E+15/(3e+8*3E+8) =2,4 [kg]
Re: 220 PeV = asi 2,4 kg hmotnosti
Vojtěch Kocián,2025-09-19 16:23:46
To naštěstí ne, taková energie by vyhloubila pořádný kráter. Zapomněl jste to z elektronvoltů převést na Jouly, které do toho vztahu patří, aby vyšly kilogramy.
220 PeV je naštěstí jen 0,035 J. Ale na neutrino (ostatně na jakoukoliv elementární částici) je to i tak velmi slušné.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
