Чорні діри розміром із субатомну частинку могли сформуватися на початку розвитку Всесвіту і незримо дожити до наших днів, показує дослідження. Про теорію пише Universe Today.
Надлегкі чорні діри могли сформуватися на зорі Всесвіту і дожити до наших днів у незмінному вигляді, показує фізик Стефано Профумо в дослідженні, препринт якого опубліковано на порталі arXiv. Якщо гіпотеза підтвердиться, об’єкти вагою з гору і розміром з піщинку можуть пояснити загадку темної матерії.
Первинні чорні діри, що утворилися в найбільш ранні моменти існування Всесвіту, є гіпотетичними об’єктами. Згідно з моделями, вони сформувалися внаслідок мікроколивань щільності матерії і простору-часу, перетворившись на чорні діри масою з гору і розміром менше піщинки.
Хоча астрофізики ніколи не виявляли первинних чорних дір, вони володіють усіма необхідними властивостями темної матерії, такими як невипускання світла і здатність групуватися навколо галактик. Якщо вони існують, вони могли б пояснити більшу частину темної матерії – невідомої форми матерії, яка фіксується за гравітаційними ефектами, але не спостерігається, оскільки не взаємодіє зі світлом.
У попередніх дослідженнях більшість кандидатів у первинні чорні діри були виключені. Але нова модель фокусується на надлегких первинних чорних дірах. Вони настільки малі, що їхнє майбутнє залежить від випромінювання Гокінга. Воно обернено пропорційне до розміру чорної діри, тому надлегкі об’єкти повинні випромінювати енергію в короткі космічні терміни.
Фізик описав і проаналізував три ймовірні сценарії розвитку надлегких чорних дір, що сформувалися після Великого вибуху. По-перше, вони могли повністю зникнуть і закінчиться коротким спалахом частинок високої енергії. У другому випадку повне випаровування зупинилося, і чорна діра досягла деякого стану рівноваги. У третьому – стан рівноваги призводить до зникнення горизонту подій, залишаючи оголену щільну масу – голу сингулярність.
Найімовірніша доля первинних чорних дір – або повне випаровування під час нестримного процесу, або утворення реліктів планківського масштабу: розміру, на якому переважає квантова гравітація. Існує кілька аргументів на користь останньої можливості, але перша не виключена, оскільки квантова гравітація погано вивчена.
В останніх двох варіантах рівноваги буде досягнуто в планківському масштабі, а залишки будуть розміром із протон, але з набагато вищими масами. Якщо у таких частинок є заряд, як припускає моделювання, їх буде легко виявити детекторами нейтрино наступного покоління, що підтвердить гіпотезу.