I en spektakulær ny teori som har fått forskere til å revurdere vår forståelse av både sorte hull og mørk materie, kan en ekstremt energisk partikkel som traff jorden i 2023 ha vært restene fra et eksploderende primordielt svart hull. En slik oppdagelse kan gi oss avgjørende bevis for eksistensen av disse mystiske objektene, som kan forklare hva mørk materie egentlig er laget av.
En partikkel utenom det vanlige
Partikkelen det er snakk om, var en nøytrino – en subatomær partikkel som vanligvis er ekstremt vanskelig å oppdage. Men denne nøytrinoen, som ble oppdaget av et nettverk av detektorer kjent som KM3NeT i Middelhavet, hadde en energi hele 100 000 ganger større enn energien som genereres av partiklene produsert av verdens største partikkelakselerator, Large Hadron Collider (LHC).
En så energisk partikkel kan ikke forklares med noen kjente naturlige kosmiske prosesser, og dermed begynte forskerne å stille spørsmål ved dens opprinnelse. Etter nærmere ettertanke og analysen av dataene, har et team ved University of Massachusetts Amherst fremmet en teori som peker på at denne nøytrinoen kan ha blitt sendt ut under eksplosjonen av et såkalt «kvasi-ekstremt primordielt svart hull».
Hva er primordiale sorte hull?
Primordiale sorte hull er teorien om små sorte hull som kan ha dannet seg kort tid etter Big Bang, da universet var i en ekstremt tett og varm tilstand. Disse sorte hullene, som kan være mye mindre enn de stjerneskapte sorte hullene vi kjenner i dag, kan ha unike egenskaper som gjør dem i stand til å lekke termisk stråling – også kjent som Hawking-stråling – på en måte som kan føre til en eksplosjon.
Stephen Hawking, fysikeren som først foreslo eksistensen av Hawking-stråling i 1974, mente at sorte hull mister masse gjennom denne strålingen. For de minste sorte hullene, som primordiale sorte hull, ville denne prosessen skje langt raskere, noe som kan føre til at de eksploderer i en spektakulær hendelse.
Hawking-stråling og eksplosjoner
Jo lettere et svart hull er, desto varmere er det, og dermed kan det sende ut mer stråling. Når primordiale sorte hull fordamper, blir de lettere og varmere, og sender ut enda mer stråling, i en ustabil prosess som kan føre til en eksplosjon. Ifølge forskerne bak den nye teorien, er det denne type stråling som teleskopene våre kan fange opp, og som kan gi oss bevis for både primordiale sorte hull og Hawking-stråling.
En teori som kan forklare mørk materie
En annen spennende del av denne forskningen er dens potensielle forklaring på mørk materie. Mørk materie er et av universets største mysterier; det er et stoff som er fem ganger mer utbredt enn vanlig materie, men som ikke interagerer med elektromagnetisk stråling – altså lys – og derfor er usynlig for oss. Forskere har i mange år vært på jakt etter forklaringer på hva mørk materie kan være.
Forskerne bak denne teorien antyder at primordiale sorte hull kan være en viktig kandidat for mørk materie. Hvis det viser seg at primordiale sorte hull eksisterer i stor skala, kan de være det savnede stoffet som forskere har lett etter for å forklare hvordan universet er bygget opp.
En uventet observasjon
Men det er ett stort spørsmål som fortsatt henger i luften: Hvorfor ble ikke denne ekstremt energiske partikkelen oppdaget av IceCube, et annet nøytrinodetektor som er plassert ved den sørlige polen, og som er spesialdesignet for å oppdage slike høyenergi-nøytrinoer? Dette har ført til ytterligere spekulasjoner om at det kan være noe mer ved denne partikkelen og den mulige eksplosjonen av et primordielt svart hull som vi ikke helt forstår ennå.
En mulig forklaring kan være at de primordiale sorte hullene som kan sende ut slike partikler, besitter en såkalt «mørk ladning». Dette er en hypotetisk egenskap som ligner på den elektromagnetiske ladningen vi kjenner fra vanlige partikler, men i stedet for å involvere en elektron, involverer det en mye tyngre partikkel kjent som en «mørk elektron».
Fremtidig forskning
Forskere mener at dette nye «mørke ladnings»-modellen kan være svaret på mange av de ubesvarte spørsmålene rundt primordiale sorte hull, Hawking-stråling og mørk materie. Dersom denne teorien viser seg å være riktig, kan det ha store konsekvenser for både astrofysikk og partikkelfysikk. Det kan også hjelpe til med å løse mysteriet rundt mørk materie – noe som har vært et stort uløst problem i vitenskapen i flere tiår.
Denne forskningen er fortsatt på et tidlig stadium, men den er allerede sendt til tidsskriftet Physical Review Letters for publisering, og flere oppdagelser kan være på vei.
Hva betyr dette for fremtidige observasjoner?
Forskere forventer at primordiale sorte hull kan eksplodere med en frekvens på omtrent ett hvert tiende år. Hvis dette stemmer, burde vi se flere eksplosjoner av slike hull i fremtiden, noe som kan gi oss mer informasjon om universets tidlige dager og hva mørk materie består av. I mellomtiden gir denne oppdagelsen astronomer et nytt og spennende perspektiv på universet, og kanskje er vi nærmere å løse noen av kosmos mest gåtefulle mysterier.
Kilder:
- University of Massachusetts Amherst
- Physical Review Letters
