Первинна чорна діра
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Первинна чорна діра — це гіпотетичний тип чорної діри, яка утворилась під час неоднорідної фази високої щільності Великого вибуху внаслідок гравітаційного колапсу важливих флуктуацій щільності. Концепція була вперше запропонована 1971 року Стівеном Гокінгом, який висунув ідею, що можуть існувати чорні діри менші за зоряну масу,[1] і які відповідно не утворені внаслідок зоряного гравітаційного колапсу. Було запропоновано декілька механізмів утворення неоднорідностей при походженні первинних чорних дір — такі як космічна інфляція, повторне нагрівання чи фазовий перехід.
В залежності від моделі, первинні чорні діри можуть мати початкові маси від 10−8 кг (так звані релікти Планка) до більше ніж тисячі мас Сонця. Однак первинні чорні діри з масою менше 1011 кг випарувались би (внаслідок випромінення Гокінга) за час, значно коротший віку Всесвіту, а отже не могли вціліти у сучасному Всесвіті. Виключенням з цього обмеження є релікти Планка, які врешті-решт можуть бути стабільними. Поширеність первинних чорних дір могла б бути так само важливою, як і темної матерії, ймовірним кандидатом на яку вони є. Первинні чорні діри також є хорошим кандидатом у зародки надмасивних чорних дір у центрах галактичних скупчень та для чорних дір середньої маси.[2]
Первинні чорні діри належать до класу масивних компактних об'єктів гало (англ. massive compact halo objects, MACHO). За природою вони є хорорим кандидатом у темну матерію: вони є (майже) неможливими до зіткнення та стабільними (якщо достатньо масивні), мають нерелятивістські швидкості та формуються дуже рано в історії Всесвіту (переважно менше ніж через одну секунду після Великого вибуху). Однак різні астрофізичні та космологічні спостереження встановили вузькі ліміти на їх поширеність, тому зараз вважається малоймовірним в межах найбільш ймовірного діапазону мас, що вони можуть суттєво впливати на пояснення темної матерії.
У березні 2016 року, через місяць після оголошення про фіксацію Advanced LIGO/VIRGO гравітаційних хвиль, які були випромінені злиттям двох чорних дір масами по 30 мас Сонця (бл. 6 × 1031 кг), три групи дослідників незалежно запропонували, что зафіксовані чорні діри були первинними.[3][4][5][6] Дві з них виявили, що швидкості злиття, про які повідомляв LIGO, відповідають сценарію, в якому вся темна матерія складається з первинних чорних дір, якщо не незначно мала частина їх якимсь чином скупчена у таких слабких гало як у тьмяних карликових галактик чи кулястих скупчень, як очікується стандартною теорією формування космічної структури. Третя група стверджувала, що ці швидкості злиття не відповідали сценарію повністю-темної матерії і що первинні чорні діри можуть складати лише менше одного відсотка всієї темної матерії. Неочікувано велика маса чорних дір, виявлених LIGO, сильно відновила інтерес до первинних чорних дір з масами від 1 до 100 сонячних. Однак досі не ясно та обговорюється, чи цей діапазон виключається або ні іншими спостереженнями, такими як відсутність мікролінзування зір, аністропії реліктового випромінювання, розмір тьмяних карликових галактик та відсутність кореляції між рентгенівськими та радіоджерелами у напрямку галактичного центру.
У травні 2016 року Александр Кашлінський припустив, що спостережувані просторові кореляції у невизначених гамма- та рентгенівських фонових випромінюваннях можуть бути від первинних чорних дір схожих мас, якщо їх поширеність порівнювана з поширеністю темної матерії.[7]