Изображение: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman, cmglee, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Сверхлегкие черные дыры могли сформироваться на заре Вселенной и дожить до наших дней в неизменном виде, показывает физик Стефано Профумо в исследовании, препринт которого опубликован на портале arXiv. Если гипотеза подтвердится, объекты весом с гору и размером с песчинку могут объяснить загадку темной материи.
Первичные черные дыры, образовавшиеся в самые ранние моменты существования Вселенной, являются гипотетическими объектами. Согласно моделям, они сформировались в результате микроколебаний плотности материи и пространства-времени, превратившись в черные дыры массой с гору и размером меньше песчинки.
Хотя астрофизики никогда не обнаруживали первичные черных дыр, они обладают всеми необходимыми свойствами темной материи, такими как неиспускание света и способность группироваться вокруг галактик. Если они существуют, они могли бы объяснить большую часть темной материи — неизвестной формы материи, которая фиксируется по гравитационным эффектам, но не наблюдается, поскольку не взаимодействует со светом.
В предыдущих исследованиях большинство кандидатов в первичные черные дыры были исключены. Но новая модель фокусируется на сверхлегких первичных черных дырах. Они настолько малы, что их будущее зависит от излучения Хокинга. Оно обратно пропорционально размеру черной дыры, поэтому сверхлегкие объекты должны излучать энергию в короткие космические сроки.
Физик описал и проанализировал три вероятных сценария развития сверхлегких черных дыр, сформировавшихся после Большого взрыва. Во-первых, они могли полностью исчезнут и закончится короткой вспышкой частиц высокой энергии. Во втором случае полное испарение остановилось, и черная дыра достигла некоторого состояния равновесия. В третьем — состояние равновесия приводит к исчезновению горизонта событий, оставляя обнаженную плотную массу — голую сингулярность.
Наиболее вероятная судьба первичных черных дыр — либо полное испарение в ходе безудержного процесса, либо образование реликтов планковского масштаба: размера, на котором преобладает квантовая гравитация. Существует несколько аргументов в пользу последней возможности, но первая не исключена, поскольку квантовая гравитация плохо изучена.
В последних двух вариантах равновесие будет достигнуто в планковском масштабе, а остатки будут размером с протон, но с гораздо более высокими массами. Если у таких частиц есть заряд, как предполагает моделирование, их будет легко обнаружить детекторами нейтрино следующего поколения, что подтвердить гипотезу.
Источник: «Хайтек»
