Theo công bố trên tạp chí Physical Review Letters ngày 10/9, nhóm nhà khoa học nhận định các hố đen nguyên thủy – hình thành từ giai đoạn sơ khai của vũ trụ và có khối lượng nhỏ tương đương tiểu hành tinh có thể kết thúc vòng đời bằng một vụ nổ mạnh. Trước đây, sự kiện này được cho là vô cùng hiếm, chỉ xảy ra khoảng 100.000 năm một lần. Tuy nhiên, phân tích mới chỉ ra tần suất có thể dày đặc hơn, trung bình một thập kỷ có thể quan sát được ít nhất một vụ nổ.

Điểm đáng chú ý là các vụ nổ hố đen nguyên thủy được dự báo sẽ giải phóng toàn bộ các hạt cơ bản trong vũ trụ. Nhà vật lý Joaquim Iguaz Juan, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết điều này không chỉ mang lại bằng chứng trực tiếp về sự tồn tại của loại hố đen đặc biệt, mà còn mở ra khả năng xây dựng hồ sơ trọn vẹn về các hạt cấu thành vũ trụ, từ electron, neutron cho đến những hạt chưa từng được phát hiện.

Lý thuyết Hawking và cơ chế bức xạ

Ý tưởng hố đen có thể bốc hơi và phát nổ được Stephen Hawking đề xuất từ năm 1974. Theo đó, hố đen không chỉ hút vật chất xung quanh mà còn phát ra bức xạ Hawking – một dạng bức xạ lượng tử khiến khối lượng hố đen dần giảm đi. Khi đạt đến giai đoạn cuối, bức xạ tăng mạnh và có thể tạo ra một vụ nổ có thể quan sát được từ Trái đất.

Ở những hố đen có khối lượng lớn, quá trình này kéo dài hàng tỷ năm. Nhưng với hố đen nguyên thủy nhỏ, sự bốc hơi diễn ra nhanh hơn nhiều, làm tăng khả năng ghi nhận sự kiện trong thời gian ngắn.

Ngoài những kịch bản trên, nhóm nghiên cứu còn nêu giả thuyết về sự tồn tại của “electron tối” – một dạng hạt nặng hơn electron thông thường. Nếu tồn tại, electron tối có thể khiến hố đen mang điện tích đặc biệt, làm chậm quá trình bức xạ Hawking và kéo dài vòng đời của hố đen nguyên thủy. Điều này đồng nghĩa một số hố đen có thể vẫn đang tồn tại và sẵn sàng phát nổ trong tầm quan sát của các kính thiên văn hiện nay.

Nhà vật lý Andrea Thamm nhấn mạnh, khi hố đen càng nhẹ, chúng càng nóng và phát ra nhiều hạt hơn, cho đến khi bốc hơi hoàn toàn bằng một vụ nổ. Đây được xem là cơ hội hiếm có để giới khoa học lần đầu ghi nhận trực tiếp bức xạ Hawking cũng như kiểm chứng nhiều giả thuyết quan trọng về nguồn gốc vũ trụ.