«Призрачные частицы» могут влиять на судьбу коллапсирующих звёзд

Коллапсирующие звёзды могут раскрыть скрытые силы нейтрино, превращая нейтронные звёзды в чёрные дыры. Исследователи близки к разгадке. Фото: Shutterstock

Нейтрино — настоящие космические хамелеоны. Эти элементарные частицы, почти не взаимодействующие с материей, тем не менее могут быть смертельными для звёзд, значительно превосходящих по массе Солнце. Известно три «аромата» нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Однако их свойства до сих пор остаются загадкой. В лабораторных условиях почти невозможно столкнуть нейтрино друг с другом, поэтому неизвестно, взаимодействуют ли они согласно стандартной модели физики частиц или существуют гипотетические «скрытые» взаимодействия, уникальные для нейтрино.

Команда исследователей из сети N3AS (Network for Neutrinos, Nuclear Astrophysics, and Symmetries), включая учёных из Калифорнийского университета в Сан-Диего, с помощью теоретических расчётов показала, как массивные коллапсирующие звёзды могут служить естественным «коллайдером нейтрино». Нейтрино «крадут» тепловую энергию у звёзд, заставляя их сжиматься и ускоряя электроны до околосветовых скоростей. Это приводит к нестабильности и коллапсу.

Когда плотность звезды становится критической, нейтрино оказываются в ловушке и сталкиваются друг с другом. При стандартных взаимодействиях преобладают электронные нейтрино, вещество остаётся относительно «холодным», и коллапс, скорее всего, оставит после себя нейтронную звезду. Однако если существуют «скрытые» взаимодействия, меняющие аромат нейтрино, сценарий радикально меняется: появляются нейтрино всех типов, образуется «горячее» ядро, богатое нейтронами, что может привести к формированию чёрной дыры.

Проверить эту гипотезу помогут эксперименты, такие как Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) в Национальной лаборатории Ферми, а также наблюдения за нейтрино и гравитационными волнами от коллапсирующих звёзд.

Исследование, опубликованное 18 июня 2025 года в журнале Physical Review Letters, возглавили учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего: Анна М. Сулига, Жюльен Фрусте, Лукаш Граф, Кайл Керер и Джордж Фуллер. Финансирование работы частично обеспечили Национальный научный фонд, Министерство энергетики США и Фонд Хайзинга-Саймонса.

ИИ: Если гипотеза подтвердится, это может перевернуть наше понимание эволюции звёзд и механизмов образования чёрных дыр. Особенно интригует перспектива обнаружения «скрытых» взаимодействий нейтрино — это открыло бы новую главу в физике частиц.