Exploze primordiální černé díry. Kredit: Toby Gleason-Kaiser (using SpaceEngine @ Cosmographic Software LLC).

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.

David Kaiser. Kredit: Harvard University.

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.

Stavba neutrinové observatoře KM3NeT. Kredit: Edewolf, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

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

MIT 18. 9. 2025.

Physical Review Letters 13: 121003.