Оно прилетело из ниоткуда и исчезло в воде: учёные подозревают — вспыхнула мини-чёрная дыра

8:05

07.10.2025 14:22

"Призрачная частица" из Средиземного моря стала редчайшей подсказкой о том, что рядом с нами мог вспыхнуть и исчезнуть самый экзотический объект Вселенной. Речь о космическом нейтрино запредельной энергии, зафиксированном 13 февраля 2023 года подводным телескопом KM3NeT у берегов Сицилии. По реконструкции события, через воду прошёл мюон с энергией порядка 120 ПэВ, а значит, само нейтрино было ещё "жёстче". Команда из MIT предложила смелое объяснение: такой "выстрел" могли оставить после себя миниатюрные первичные чёрные дыры (ПЧД), доживающие последние мгновения и испаряющиеся излучением Хокинга.

Что именно обнаружили

Детектор не "видит" нейтрино напрямую — он регистрирует свет от заряженных частиц, родившихся при их редком столкновении с веществом. В нашем случае сработали тысячи фотоумножителей, позволив восстановить почти горизонтальную траекторию и оценить энергию выхода. Для сравнения: знаменитое событие IceCube на резонансе Глэшоу давало 6,05 ПэВ — здесь речь о порядке величины выше. Одно событие не делает революции, но оно выбивается из привычной статистики взрывов звёзд, активных ядер галактик и гамма-всплесков, которые обычно "кормят" нейтринные детекторы.

Как в картину вписываются первичные чёрные дыры

ПЧД — гипотетические объекты, возникшие не из умирающих звёзд, а во флуктуациях сверхранней Вселенной. Они изначально малы и "горячи": излучение Хокинга уносит массу, температура растёт, испарение ускоряется — до финальной вспышки. Именно она, по расчётам, должна рождать поток частиц, включая сверхвысокоэнергетические нейтрино. Грубо говоря, микро-"взрыв" рядом с нами кое-что бросил в море данных — и это кое-что увидел KM3NeT.

"У нас нет надежды обнаружить излучение Хокинга в астрофизических чёрных дырах, поэтому, если мы когда-нибудь захотим его увидеть, лучше всего подойдут самые маленькие первичные чёрные дыры", — сказал Клипфель.

В теоретической работе под руководством Александры П. Клипфель оценили, сколько нейтрино даст одна такая вспышка, как часто это может происходить в Млечном Пути и на каких расстояниях возможна регистрация единичных "призраков". Порядок — десятки квинтиллионов (10²⁰) нейтрино на событие и редкие вспышки в нашей окрестности за десятилетие наблюдений.

Сравнение гипотез источника "призрака"

Кандидат-источник	Сильные стороны	Слабые места	Что проверить
Первичная чёрная дыра (флэш)	Объясняет экстремальную энергию и "редкость"	Ниша параметров ПЧД узка, частоты вспышек не определены	Совпадения по времени/направлению с гамма- и космическими обсерваториями
Активное ядро галактики (AGN)	Известные ускорители частиц до УФЭ	Трудно вытянуть единичное событие так высоко над фоном	Длительный поток нейтрино с того же направления
Гамма-всплеск/сверхновая	Короткие яркие события, предсказуемая нейтринная подпись	Энергии обычно ниже, нужен "особый" джет	Поиск совпадений в архиве GRB и оптики
Космические лучи + взаимодействия в Млечном Пути	Могут давать фон	Не тянут на ПэВ-сотни ПэВ в единичном импульсе	Спектр и анизотропия в данных IceCube/KM3NeT

Ошибка → Последствие → Альтернатива

Ошибка: Считать, что "увидели излучение Хокинга напрямую".
Последствие: Неверные выводы о квантовой гравитации.
Альтернатива: Мы видим совместимый по энергии продукт гипотезы ПЧД — требуется мульти-мессенджерная проверка.
Ошибка: Принимать энергию мюона за энергию нейтрино.
Последствие: Занижение масштаба события.
Альтернатива: Держать в уме реконструкционные поправки, указывающие на ещё более высокую энергию "родителя".
Ошибка: Игнорировать фон редких астрофизических источников.
Последствие: "Переприписывание" событий ПЧД.
Альтернатива: Сверять с каталогами AGN/GRB и моделями галактического фона.

А что если...

Такое возможно. Тогда "рекорд" останется любопытным хвостом распределения, а не окном в тёмную материю. Но если за несколько лет IceCube, KM3NeT и Baikal-GVD накопят ещё несколько сверхвысоких "призраков" из схожих направлений — гипотеза ПЧД станет куда убедительнее. Обратный сценарий (тишина) сузит пространство параметров ПЧД как компоненты тёмной материи.

Плюсы и минусы версии о ПЧД

Плюсы	Минусы
Дает естественный механизм экстремальных энергий	Требует специфической "демографии" ПЧД
Связывает нейтрино с квантовой природой чёрных дыр	Пока опирается на единичные события
Проверяема мульти-мессенджерно	Конкурирует с "обычными" астрофизическими источниками

FAQ

Почему нейтрино называют "частицей-призраком"?
Оно почти не взаимодействует с веществом, пролетая сквозь планеты и звёзды; детекторы ловят редчайшие столкновения.

Насколько "близко" могла быть вспышка?
Оценки допускают расстояния до тысяч астрономических единиц — глубина Облака Оорта, далеко за Плутоном, но "по космическим меркам" рядом.

Можно ли подтвердить ПЧД одной записью?
Нет. Нужны серии событий, кросс-наблюдения в гамма-диапазоне, космических лучах и, по возможности, гравитационных волнах.

Причём здесь тёмная материя?
Если часть тёмной материи — ПЧД, их "последние вздохи" дают наблюдаемую подпись в виде нейтрино сверхвысоких энергий.

Мифы и правда

Миф: "Нейтрино прилетело быстрее света — раз заметили раньше фотонов".
Правда: Время регистрации разных мессенджеров зависит от механизмов излучения и прозрачности среды; нарушение предела c не следует из события.
Миф: "Взрыв чёрной дыры — это гигантский оптический всплеск".
Правда: Финальный режим для микроскопических ПЧД — преимущественно излучение частиц и высокоэнергетических квантов; оптика может и не "подмигнуть".
Миф: "Если источник близко, Земле это опасно".
Правда: Энергии огромны, но поток крошечный; угрозы для биосферы такие события не представляют.

Три интересных факта

Рекордные нейтрино помогают калибровать будущие подлёдные и подводные обсерватории, задавая требования к динамическому диапазону датчиков.
"Горизонтальные" треки ценны: они реже "засвечены" атмосферным фоном и лучше указывают на внегалактические источники.
Даже единичное нейтрино добавляет вес в обсуждение космологических моделей тёмной материи через ограничения на число ПЧД.

Исторический контекст

В 1974-м Стивен Хокинг предсказал квантовое испарение чёрных дыр. Спустя десятилетия эксперименты не приближались к прямой проверке — астрофизические чёрные дыры слишком "холодны". Рывок сделал проект IceCube на Южном полюсе (первые астрофизические нейтрино ПэВ-класса в 2013-м) и европейский KM3NeT в Средиземном море, развивающий метод "черенковской" томографии моря. Сегодня к ним добавляется Байкальский GVD. Вместе эти обсерватории открывают многоканальный доступ к самым энергоёмким процессам Вселенной — от джетов AGN до гипотетических вспышек ПЧД.