Переход чёрной дыры в белую предсказали как источник быстрых космических вспышек

Исследователи из международной группы физиков представили на arXiv новую теоретическую работу, посвящённую электромагнитному излучению, которое может возникнуть при гипотетическом переходе чёрной дыры в белую. Такие переходы рассматриваются в некоторых моделях квантовой гравитации как финал испарения чёрной дыры.

Авторы построили модель внешнего ударного фронта: релятивистский выброс с почти изотропной геометрией сталкивается с межзвёздной средой, порождая бесстолкновительную ударную волну с генерацией магнитного поля по механизму Вейбеля. В расчёт включены синхротронное излучение и обратное комптоновское рассеяние, а также эффекты томсоновского охлаждения, подавления Клейна-Нишины, самопоглощения и гамма-гамма непрозрачности.

Для иллюстративных параметров — энергия вспышки порядка 10^44 эрг, доля энергии в кинетической составляющей 0,1, начальный лоренц-фактор 100 — электроны оказываются в режиме медленного охлаждения. При спектральном индексе p=2,5 синхротронный спектр должен иметь пик на частоте охлаждения, попадающей в диапазон от МэВ до ГэВ, с течением времени пик смещается в сторону меньших энергий.

Продолжительность такого послесвечения, как показали авторы, составляет от долей секунды до десятков секунд — это на несколько порядков быстрее, чем классические длительные гамма-всплески при сравнимых энергии, плотности среды и лоренц-факторе. Длительность, энергия пика и поток сильно зависят от доли кинетической энергии, плотности внешней среды и микрофизических параметров ускорения частиц.

Исследователи также выделили области параметров, где оценка количества фотонов с энергией 1 кэВ может превысить типичный порог обнаружения современных телескопов. По их словам, такой сигнал выглядит как быстрый и слабый изотропный транзиент после жёсткого короткого всплеска, без ахроматического излома в кривой блеска, что отличает его от коротких гамма-всплесков и магнитарных вспышек.

В работе оговаривается ряд ограничений: рассматривается только динамика внешней ударной волны, используется однозонная томсоновская модель излучения, а критерий обнаружимости носит иллюстративный характер. Тем не менее авторы считают, что предложенный сценарий можно будет проверить по данным обзоров быстрых транзиентов в ближайшие годы.