Найраніші чорні діри, що утворилися в хаотичні моменти після Великого вибуху, могли не зникнути, як вважалося раніше. Недавнє дослідження ставить під сумнів давнє припущення про те, що первинні чорні дірки – перші чорні дірки у Всесвіті – неминуче стискаються та випаровуються за допомогою випромінювання Хокінга. Натомість, дослідження припускає, що деякі з цих стародавніх об’єктів могли рости, поглинаючи випромінювання раннього Всесвіту, і, можливо, дожили до наших днів, будучи компонентом темної матерії.
Стандартна модель проти нових даних
Протягом десятиліть науковий консенсус стверджував, що менші первинні чорні діри поступово втрачатимуть масу через випромінювання Хокінга і, зрештою, зникатимуть. Ця доля вважалася неминучим у межах загальної теорії відносності. Однак нове дослідження, опубліковане в січні на arXiv, вводить критично важливий фактор: екстремальне теплове випромінювання, що було в ранньому Всесвіті. У роботі стверджується, що якщо «ефективність колапсу» первинної чорної дірки перевищує певний поріг, вона не тільки не випаровується, а й активно поглинає навколишні фотони, збільшуючи свою масу.
Це не просто коригування існуючої теорії. Ранній Всесвіт був неймовірно щільним і гарячим середовищем, наповненим високоенергетичним випромінюванням. Якщо первинні чорні діри могли ефективно поглинати це випромінювання, їхня виживання була б значно вищою, ніж передбачалося раніше. Це кидає виклик нашому розумінню їхнього життєвого циклу та різко розширює можливий діапазон мас, які можуть існувати й сьогодні.
Наслідки для темної матерії
Наслідки величезні, особливо для пошуку темної матерії – загадкової речовини, що становить приблизно 85% мас Всесвіту. Якщо первинні чорні діри можуть зростати і зберігатися, вони можуть становити значну частину темної матерії. Дослідження уточнює, що допустимий діапазон мас для цих чорних дірок, щоб виступати кандидатами в темну матерію, різко збільшується залежно від їх ефективності поглинання.
- При ефективності поглинання 0,3 життєздатний діапазон мас розширюється з 10^16 грам до 10^21 грама.
- При ефективності 0,39 діапазон збільшується до 5×10^14 г до 5×10^19 г.
Ці діапазони набагато ширші, ніж вважалося раніше, що означає, що більше первинних чорних дірок різних мас могло існувати і залишатися непоміченим сьогодні.
Переосмислення раннього Всесвіту
Ця робота вимагає фундаментальної переоцінки нашого розуміння раннього Всесвіту. Ми припускали, що знаємо, як ці об’єкти еволюціонували, але, схоже, у Всесвіту були інші плани. Здатність первинних чорних дірок зростати принципово змінює нашу космічну історію, змушуючи нас переглянути умови їх формування і потенційну роль, яку вони грають у таємниці темної матерії, що триває.
Це дослідження – не просто невелике коригування моделі; це новий розділ у нашому розумінні ранніх моментів існування Всесвіту.
