Самые ранние чёрные дыры, образовавшиеся в хаотические моменты после Большого взрыва, могли не исчезнуть, как считалось ранее. Недавнее исследование ставит под сомнение давнее предположение о том, что первичные чёрные дыры — первые чёрные дыры во Вселенной — неизбежно сжимаются и испаряются посредством излучения Хокинга. Вместо этого, исследование предполагает, что некоторые из этих древних объектов могли расти, поглощая излучение ранней Вселенной, и, возможно, дожили до наших дней, являясь компонентом тёмной материи.
Стандартная модель против новых данных
На протяжении десятилетий научный консенсус утверждал, что меньшие первичные чёрные дыры будут постепенно терять массу посредством излучения Хокинга и, в конечном итоге, исчезать. Эта судьба считалась неизбежной в рамках общей теории относительности. Однако новое исследование, опубликованное в январе на arXiv, вводит критически важный фактор: экстремальное тепловое излучение, присутствовавшее в ранней Вселенной. В работе утверждается, что если «эффективность коллапса» первичной чёрной дыры превышает определённый порог, она не только не испаряется, но и активно поглощает окружающие фотоны, увеличивая свою массу.
Это не просто корректировка существующей теории. Ранняя Вселенная была невероятно плотной и горячей средой, наполненной высокоэнергетическим излучением. Если первичные чёрные дыры могли эффективно поглощать это излучение, их выживаемость была бы значительно выше, чем предполагалось ранее. Это бросает вызов нашему пониманию их жизненного цикла и резко расширяет возможный диапазон масс, которые могут существовать и сегодня.
Последствия для тёмной материи
Последствия огромны, особенно для поиска тёмной материи — загадочного вещества, составляющего примерно 85% массы Вселенной. Если первичные чёрные дыры могут расти и сохраняться, они могут составлять существенную часть тёмной материи. Исследование уточняет, что допустимый диапазон масс для этих чёрных дыр, чтобы выступать в качестве кандидатов в тёмную материю, резко увеличивается в зависимости от их эффективности поглощения.
- При эффективности поглощения 0,3, жизнеспособный диапазон масс расширяется с 10^16 грамм до 10^21 грамма.
- При эффективности 0,39 диапазон увеличивается до 5×10^14 грамм до 5×10^19 грамма.
Эти диапазоны намного шире, чем считалось ранее, что означает, что большее количество первичных чёрных дыр различных масс могло существовать и оставаться незамеченным сегодня.
Переосмысление ранней Вселенной
Эта работа требует фундаментальной переоценки нашего понимания ранней Вселенной. Мы предполагали, что знаем, как эволюционировали эти объекты, но, похоже, у Вселенной были другие планы. Способность первичных чёрных дыр расти принципиально меняет нашу космическую историю, заставляя нас пересмотреть условия их формирования и потенциальную роль, которую они играют в продолжающейся тайне тёмной материи.
Это исследование — не просто небольшая корректировка модели; это новая глава в нашем понимании самых ранних моментов существования Вселенной.
