Просмотр кода страницы Первичная чёрная дыра

[[Файл:Black hole (NASA).jpg|250px|right]]
'''Первичная чёрная дыра''' — [[Гипотеза|гипотетический]] тип [[Чёрная дыра|чёрной дыры]], которая образовывалась не за счёт [[Гравитационный коллапс|гравитационного коллапса]] крупной звезды, а в сверхплотной материи в момент начального [[Расширение Вселенной|расширения Вселенной]].

Согласно модели [[Большой взрыв|Большого взрыва]], после так называемой [[Планковская эпоха|планковской эпохи]] давление и температура во Вселенной были сверхвысокими<ref>{{Cite web |url=http://abyss.uoregon.edu/~js/ast123/lectures/lec17.html |title=The Plank Epoch |access-date=2014-10-18 |archive-date=2021-01-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210130134530/http://abyss.uoregon.edu/~js/ast123/lectures/lec17.html |deadlink=no }}</ref>. В этих условиях простые колебания плотности материи были достаточно значительными, чтобы способствовать возникновению чёрных дыр. Хотя большинство областей с высокой плотностью в связи с [[Расширение Вселенной|расширением Вселенной]] удалились друг от друга, первичные чёрные дыры, будучи стабильными, могли сохраниться до настоящего времени.

Космологами высказано предположение, что первичные чёрные дыры с массами в диапазоне от 10<sup>14</sup> кг до 10<sup>23</sup> кг<ref>Michael Kesden, Shravan Hanasoge, (Sept 2011) «Transient solar oscillations driven by primordial black holes», Physical Review Letters. http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1106/1106.0011v1.pdf {{Wayback|url=http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1106/1106.0011v1.pdf |date=20190601171820 }}</ref> могут составлять [[Тёмная материя|тёмную материю]]<ref>{{Cite web |url=http://www.cosmos-journal.ru/elements/%D0%98%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D1%8B%D1%80%D0%B0/ |title=Изначальная чёрная дыра |access-date=2022-03-29 |archive-date=2020-02-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200216234831/http://www.cosmos-journal.ru/elements/%D0%98%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D1%8B%D1%80%D0%B0 |deadlink=no }}</ref><ref name="WMN201709">{{статья|автор=Хуан Гарсиа Бейидо, Себастьен Клесс|заглавие=Чёрные дыры в начале времён|издание=[[В мире науки]]|год=2017|номер=8/9|страницы=130—137|ссылка=https://sciam.ru/articles/details/chernye-dyry-v-nachale-vremen|archivedate=2017-10-01|archiveurl=https://web.archive.org/web/20171001165515/https://sciam.ru/articles/details/chernye-dyry-v-nachale-vremen}}</ref>. Это наиболее тяжёлые кандидаты на роль частиц тёмной материи<ref>{{Cite web |url=http://www.cosmos-journal.ru/articles/326/ |title=Поиск изначальных черных дыр |access-date=2014-11-03 |archive-date=2014-11-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141103200218/http://www.cosmos-journal.ru/articles/326/ |deadlink=no }}</ref>. Чёрные дыры с такими массами (типичный диапазон масс [[астероид]]ов) включают объекты как достаточно мелкие, чтобы они могли сохраниться до настоящего времени, и при этом достаточно большие, чтобы объяснить наблюдаемый эффект [[Гравитационная линза|гравитационных линз]].

== Возможность обнаружения ==
Один из возможных способов обнаружения первичных чёрных дыр — отслеживание их [[Излучение Хокинга|излучения Хокинга]]. [[Хокинг, Стивен Уильям|Стивен Хокинг]] предположил в 1974 году, что большое число небольших первичных чёрных дыр может существовать в области [[Галактическое гало|галактического гало]] [[Млечный Путь|нашей Галактики]]. Согласно гипотезе, все чёрные дыры испускают излучение Хокинга в количестве, обратно пропорциональном их массе. Поскольку это излучение сокращает их массу, чёрные дыры с очень малыми массами будут быстро «испаряться», производя на заключительном этапе взрыв, эквивалентный взрыву [[Термоядерное оружие|водородной бомбы]] в миллионы мегатонн<ref>Hawking, S.W. (1977). The quantum mechanics of black holes. ''Scientific American'', 236, p. 34-40.</ref>. С другой стороны, стабильная чёрная дыра с массой около 3-х [[Солнечная масса|солнечных масс]] не может потерять свою массу за время существования Вселенной (ей потребуется на это примерно 10<sup>69</sup> лет). Но, поскольку первичные чёрные дыры образуются не путём коллапса звёзд, они могут быть любого размера, и чёрная дыра с массой около 10<sup>11</sup> кг будет иметь срок существования, примерно равный возрасту Вселенной (около 13 миллиардов лет). Если такие маломассивные чёрные дыры возникли в достаточном количестве в период Большого взрыва, сегодня мы должны иметь возможность наблюдать некоторые из них. [[GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope)|Космический гамма-телескоп Ферми]], запущенный на спутнике [[НАСА]] в июне 2008 года, в частности, предназначался для поиска «испаряющихся» первичных чёрных дыр. Но если излучение Хокинга на самом деле не существует, обнаружить первичные чёрные дыры будет крайне сложно, если не вообще невозможно, в силу их небольшого размера и [[Гравитация|силы тяготения]].

Было высказано предположение<ref>I. B. Khriplovich, A. A. Pomeransky, N. Produit and G. Yu. Ruban, ''Can one detect passage of small black hole through the Earth?'', [https://arxiv.org/abs/0710.3438 preprint] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/0710.3438 |date=20191210155031 }}</ref><ref>I. B. Khriplovich, A. A. Pomeransky, N. Produit and G. Yu. Ruban, ''Passage of small black hole through the Earth. Is it detectable?'', [https://arxiv.org/abs/0801.4623 preprint] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/0801.4623 |date=20171107112223 }}</ref>, что микроскопические чёрные дыры с массой порядка [[нуклон]]а и огромными скоростями могут беспрепятственно проникать сквозь [[Земля|Землю]] без вредных последствий для неё, производя при этом уловимый акустический сигнал.

Ещё один способ обнаружить первичные чёрные дыры — наблюдение за поверхностью [[Звезда|звёзд]]. Если чёрная дыра проходит через видимую звезду, плотность последней может испытывать наблюдаемые колебания<ref>{{cite web |url=http://www.space.com/13026-dark-matter-primordial-black-holes.html |title=Primitive Black Holes Could Shine |access-date=2014-10-18 |archive-date=2014-08-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140829144524/http://www.space.com/13026-dark-matter-primordial-black-holes.html |deadlink=no }}</ref><ref>{{cite web |url=https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.107.111101 |title=Transient Solar Oscillations Driven by Primordial Black Holes |access-date=2020-07-06 |archive-date=2021-11-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20211114212523/https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.107.111101 |deadlink=no }}</ref>.

== Роль концепции в теоретической физике ==
Испарение первичных чёрных дыр было предложено в качестве одного из возможных объяснений для [[гамма-всплеск]]ов. Другие космологические проблемы, решение которых может быть связано с первичными чёрными дырами, включают проблему [[Тёмная материя|тёмной материи]], проблему космологической {{iw|Доменная стенка (теория  струн)|доменной стенки|en|Domain wall (string theory)}}<ref>{{статья |заглавие=Holes in the walls: primordial black holes as a solution to the cosmological domain wall problem |издание=[[Physical Review|Phys. Rev. D]] |том=72 |номер=4 |ссылка=http://link.aps.org/abstract/PRD/v72/e045012 |doi=10.1103/PhysRevD.72.045012 |страницы=045012 |arxiv=hep-ph/0505026 |bibcode=2005PhRvD..72d5012S |язык=en |тип=journal |автор=D. Stojkovic; K. Freese and G. D. Starkman |год=2005 |archivedate=2019-12-15 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20191215221506/http://link.aps.org/abstract/PRD/v72/e045012 }} [https://arxiv.org/abs/hep-ph/0505026 preprint] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/hep-ph/0505026 |date=20200520002532 }}</ref> и проблему космологического [[Магнитный монополь|монополя]]<ref>{{статья |заглавие=A black hole solution to the cosmological monopole problem |издание={{Нп3|Physics Letters|Phys. Lett. B||Physics Letters}} |том=606 |номер=3—4 |страницы=251—257 |doi=10.1016/j.physletb.2004.12.019 |arxiv=hep-ph/0403248 |bibcode=2005PhLB..606..251S |язык=en |тип=journal |автор=D. Stojkovic; K. Freese |год=2005}} [https://arxiv.org/abs/hep-ph/0403248 preprint] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/hep-ph/0403248 |date=20200706231216 }}</ref>. Поскольку первичные чёрные дыры могут быть любого размера, вопрос о них также актуален при рассмотрении [[Возникновение и эволюция галактик|возникновения галактик]].

Даже если изучение первичных чёрных дыр не разрешит вышеперечисленные проблемы, выявленные чёрные дыры (по состоянию на 2010 год, подтверждено существование только двух [[Чёрные дыры средней массы|чёрных дыр средней массы]]) позволяют установить ограничения на спектр [[Флуктуация|флуктуаций]] плотности на раннем этапе существования Вселенной.

=== Теория струн ===
{{main|Теория струн}}
Согласно представлениям [[Общая теория относительности|общей теории относительности]], самые маленькие первичные чёрные дыры должны были «испариться» к настоящему времени, но если они расположены в [[Четырёхмерное пространство|четырёхмерном пространстве]], где, как было предсказано [[Теория струн|теорией струн]], сила гравитации не действует в малых масштабах, это «весьма существенно замедлит испарение»<ref>McKee, Maggie. (2006) [http://www.newscientistspace.com/article/dn9240-satellite-could-open-door-on-extra-dimension.html NewScientistSpace.com — Satellite could open door on extra dimension] {{Wayback|url=http://www.newscientistspace.com/article/dn9240-satellite-could-open-door-on-extra-dimension.html |date=20060612213700 }}</ref>. Это может означать, что в настоящее время в нашей Галактике имеется несколько тысяч первичных чёрных дыр. Для проверки этой теории используется [[GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope)|космический гамма-телескоп Ферми]], запущенный на спутнике [[НАСА]] в июне 2008 года. В случае появления определённой интерференционной картины гамма-всплесков, это может быть первым косвенным подтверждением существования первичных чёрных дыр и теории струн.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* S.W. Hawking, [http://www.slac.stanford.edu/spires/find/hep/www?key=165336 Commun.Math. Phys. 43 (1975) 199] {{Архивировано|url=https://archive.today/20121212090928/http://www.slac.stanford.edu/spires/find/hep/www?key=165336 |date=2012-12-12 }} : Original article proposing existence of radiation
* D. Page, [http://prola.aps.org/abstract/PRD/v13/i2/p198_1 Phys. Rev. D13 (1976) 198] : First detailed studies of the evaporation mechanism
* B.J. Carr & S.W. Hawking, [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1974MNRAS.168..399C  Mon. Not. Roy. Astron. Soc 168 (1974) 399] {{Wayback|url=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1974MNRAS.168..399C |date=20160613034655 }} : Describes links between primordial black holes and the early universe
* A. Barrau et al., [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0112486 Astron. Astrophys. 388 (2002) 676] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/0112486 |date=20200801133611 }}, [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0207395 Astron. Astrophys. 398 (2003) 403] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/0207395 |date=20200801131521 }}, [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0505436 Astrophys. J. 630 (2005) 1015] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/0505436 |date=20200801160733 }} : Experimental searches for primordial black holes due to the emitted antimatter
* A. Barrau & G. Boudoul, [https://arxiv.org/abs/astro-ph/0212225 Review talk given at the International Conference on Theoretical Physics TH2002] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/0212225 |date=20200801142605 }} : Cosmology with primordial black holes
* A. Barrau & J. Grain, [https://arxiv.org/abs/hep-ph/0311238 Phys. Lett. B 584 (2004) 114] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/hep-ph/0311238 |date=20210126162115 }} : Searches for new physics (quantum gravity) with primordial black holes
* P. Kanti, [https://arxiv.org/abs/hep-ph/0402168 Int. J. Mod. Phys. A19 (2004) 4899] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/hep-ph/0402168 |date=20200801140339 }} : Evaporating black holes and extra-dimension
{{Чёрные дыры}}
[[Категория:Чёрные дыры]]
[[Категория:Теория струн]]
[[Категория:Гипотезы теории относительности]]
[[Категория:Астрономические гипотезы]]