Вчені довели, що перші чорні діри не зникли після зародження Всесвіту

Нове дослідження, опубліковане у січні на платформі arX­iv, пропонує альтернативний сценарій еволюції первинних чорних дір. Замість неминучого «випаровування» через випромінювання Гокінга частина таких об’єктів могла зростати, поглинаючи теплове випромінювання раннього Всесвіту. Це відкриття змінює уявлення про їхню долю та роль у космічній історії.

Первинні чорні діри, на відміну від тих, що утворюються під час колапсу зір, могли виникати одразу після Великого вибуху з надщільних ділянок речовини. Їхні маси варіювалися від мікроскопічних до більших за масу Сонця. Раніше вважалося, що особливо малі чорні діри поступово втрачають масу й зникають, однак нова робота додає можливість їхнього росту завдяки поглинанню навколишньої радіації.

Згідно з однією з моделей Всесвіту, первинні чорні діри утворилися відразу після Великого вибуху і повільно збирали навколо себе матерію, зрештою сформувавши архітектуру зірок і галактик, які ми бачимо сьогодні. (Джерело зображення: ESA)

Автори дослідження показали, що якщо ефективність колапсу перевищує певний поріг, чорна діра не випаровується, а починає «живитися» енергією середовища. Це означає, що такі об’єкти могли існувати значно довше й досягати більших мас, ніж передбачали класичні моделі.

У такій моделі первинні чорні діри стають потенційними кандидатами на роль темної матерії. Якщо вони здатні нарощувати масу, то ширший діапазон їхніх початкових параметрів міг зберегтися до сьогодні. Ключовим фактором є ефективність поглинання, яка визначає, наскільки швидко чорна діра накопичує енергію.

У роботі наведено приклади: за ефективності 0,3 діапазону мас для первинних чорних дір, які могли б стати темною матерією, розширюється від 10^16 г до 10^21 г. Якщо параметр дорівнює 0,39, діапазон становить від 5×10^14 г до 5×10^19 г. Це значно ширше, ніж припускали раніше, і відкриває нові можливості для пояснення природи темної матерії та еволюції раннього Всесвіту.