Мікроскопічні чорні діри, народжені невдовзі після Великого вибуху, могли не зникнути мільярди років тому, як передбачають звичайні моделі. Фізики припустили, що за певних розмірів такі об’єкти взаємодіють із п’ятим виміром і через це значно повільніше втрачають масу.
В основі розрахунків лежить теоретична модель, у якій видимий Всесвіт являє собою чотиривимірну мембрану, або брейн, розташовану всередині більшого багатовимірного простору. Звичайна матерія при цьому залишається на такій мембрані.
П’ятий вимір у цій моделі є компактним і має масштаб близько одного мікрона. Гравітація, на відміну від елементарних частинок, за певних умов може поширюватися за межі чотиривимірного простору.
Ключове значення має розмір чорної діри. Якщо її горизонт подій менший приблизно за один мікрон, гравітаційне поле може поширюватися у додатковий вимір. Тоді такий об’єкт поводитиметься вже як п’ятивимірна чорна діра.
Дослідників особливо зацікавили первинні чорні діри. На відміну від звичайних чорних дір зоряної маси, вони могли виникнути в перші миті після Великого вибуху з надзвичайно щільних ділянок раннього Всесвіту.
Фізики розглянули два можливі механізми їх появи. Перший пов’язаний зі швидкими фазовими переходами під час охолодження раннього Всесвіту, коли могли виникати області з дуже високою густиною.
Розрахунки показали, що утворені таким способом чотиривимірні чорні діри могли бути нестабільними. Через нестабільність Грегорі — Лафламма вони мали б швидко перетворюватися на п’ятивимірні об’єкти.
Другий сценарій передбачає участь космічних струн — гіпотетичних дефектів простору-часу. Їхні петлі могли стискатися під дією власного напруження і колапсувати в чорні діри. У моделі з додатковим виміром такі об’єкти могли відразу народжуватися п’ятивимірними.
Ця відмінність суттєво впливає на тривалість існування чорних дір. Через випромінювання Гокінга вони поступово втрачають масу й зрештою випаровуються, однак у п’ятивимірному варіанті цей процес може відбуватися значно повільніше.
Саме тому частина первинних чорних дір теоретично могла пережити майже всю 13,8-мільярдну історію Всесвіту і зберегтися до сучасної епохи.
Автори також припускають можливий зв’язок цієї моделі з незвичайними космічними сигналами. Фінальний спалах під час випаровування п’ятивимірної чорної діри потенційно міг би пояснити реєстрацію високоенергетичного нейтрино обсерваторією KM3NeT без супутнього фотонного випромінювання.
Виявлення хоча б однієї первинної чорної діри могло б дати фізикам інструмент для дослідження процесів, що відбувалися на початку існування Всесвіту, а також перевірки моделей додаткових вимірів, недоступних для безпосереднього спостереження.
🌟 Читайте «Експерт» у своєму смартфоні — додайте нас в Google Discover
