Fizycy z USA założyli, że neutrino o energii 220 petaelektronowoltów, wykryte przez detektor KM3NeT, może być wynikiem eksplozji pierwotnej czarnej dziury pod koniec jej cyklu życia. Model pokazuje, że niewielki ułamek takich obiektów mógłby wyjaśnić zarówno rzadki rozbłysk, jak i zdarzenia wysokoenergetyczne, również obserwowane wcześniej przez obserwatorium IceCube. Praca została opublikowana w czasopiśmie „Physical Review Letters”.
Pierwsze koncepcje dotyczące pierwotnych czarnych dziur pojawiły się pół wieku temu. Stephen Hawking zasugerował ich istnienie jako kandydatów na ciemną materię. Według współczesnych obliczeń, jeśli powstały one we wczesnym Wszechświecie z fluktuacji gęstości, to dziś część z nich powinna przetrwać ostatnie chwile, parując w wyniku efektu Hawkinga. Jednocześnie temperatura dziury rośnie odwrotnie proporcjonalnie do masy, a ostatnim milisekundom życia towarzyszy emisja cząstek o energii porównywalnej z energią Plancka.
Alexandra Klipfel i David Kaiser z Massachusetts Institute of Technology obliczyli, ile neutrin o energii wyższej niż petaelektronowolt może powstać podczas eksplozji takich obiektów. Wykazali, że dla masy rzędu 5 × 1014 gramów – odpowiadającej czasowi życia równemu wiekowi Wszechświata – końcowemu parowaniu towarzyszy emisja około 1024 neutrin. Częstotliwość takich eksplozji, wywnioskowana z danych IceCube, wynosiła 1,4 tysiąca zdarzeń na parsek sześcienny na godzinę, co jest zgodne z górnymi limitami obserwacji promieniowania gamma.
Przy tych parametrach prawdopodobieństwo, że co najmniej jedna taka eksplozja miała miejsce w odległości mniejszej niż dwa tysiące jednostek astronomicznych od Ziemi od momentu wystrzelenia IceCube w 2011 roku, wynosiło około siedmiu procent – co wystarcza do wyjaśnienia rzadkiego zdarzenia KM3-230213A. Zgodnie z modelem, obie serie obserwacji – IceCube i KM3NeT – mogą pochodzić z tej samej populacji pierwotnych czarnych dziur o charakterystycznej masie około 1017 gramów.
Autorzy zauważają, że kolejne detektory neutrin i obserwatoria promieniowania gamma, w tym LHAASO, będą w stanie przetestować tę hipotezę, ograniczając liczbę lokalnych eksplozji do setek na parsek sześcienny na godzinę. Jeśli obliczenia się potwierdzą, rzadkie neutrina superenergetyczne mogą być bezpośrednimi świadkami ostatnich chwil najstarszych czarnych dziur.
Naukowcy wciąż odkrywają nowe zastosowania dla hipotetycznych pierwotnych czarnych dziur. Na przykład, wcześniej fizycy wyjaśniali pochodzenie ciężkich pierwiastków we Wszechświecie za pomocą pierwotnych czarnych dziur.
