Следы первичных черных дыр могут существовать до сих пор
Стандартная история ранней Вселенной выглядит следующим образом. Когда наш космос был невероятно молод, он пережил период невероятно быстрого расширения – инфляцию. Затем инфляция завершилась, и Вселенную затопило частицами и излучением из-за Большого взрыва. После этого Вселенная расширялась и остывала, и по мере того, как это происходило, плотность материи и излучения падала. В итоге из материи образовались звезды, галактики и скопления.
Но новое исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, предполагает, что в этой истории не хватает первичных черных дыр.
Ранняя Вселенная могла быть достаточно экзотичной, чтобы создавать черные дыры по-своему. Когда инфляция закончилась, а Вселенная начала остывать, отдельные участки Вселенной могли стать достаточно плотными, чтобы образовывать черные дыры, не формируя звезды. Это так называемые первичные черные дыры.
Космологические наблюдения уже наложили серьезные ограничения на количество первичных черных дыр, которые могли населять раннюю Вселенную. Но место для их существования все еще есть. И группа исследователей подготовила статью, в которой исследуются неожиданные последствия образования этих первичных черных дыр.
Из работ Стивена Хокинга мы знаем, что черные дыры не совсем черные. На самом деле они немного светятся благодаря квантовому процессу, известному как излучение Хокинга. Для черных дыр нормального размера это очень неэффективный процесс. Типичная черная дыра испускает только одну частицу излучения каждый год или около того. Но меньшие черные дыры испускают гораздо больше излучения.
Если бы первичные черные дыры были достаточно малы, то они полностью испарились бы, пока Вселенная находилась в зачаточном состоянии, не оставив после себя никаких следов своего существования. Но исследователи обнаружили, что это приводит к любопытной ситуации. Когда эти изначальные черные дыры испарялись, они высвобождали свои собственные потоки излучения и материи.
Несмотря на расширение Вселенной, если бы испарилось достаточное количество первичных черных дыр, то плотность вещества и излучения могла бы оставаться постоянной. Это привело бы к расширенному, основанному на черной дыре сценарию Большого взрыва.
В конце концов, все первобытные чёрные дыры исчезли, и космологическая история продолжалась уже без них. Но они должны были оставить свой след. Изменения в плотности материи и излучения потенциально могут иметь долговременные последствия, которые мы могли бы обнаружить даже сегодня. А испарение первобытных чёрных дыр само по себе вызывает образование гравитационных волн, которые могут сохраняться до сих пор.
