Первые черные дыры могли появиться всего спустя секунду после Большого взрыва
Группа ученых предложила новую теорию происхождения первых черных дыр Вселенной, согласно которой они возникли почти мгновенно сразу же после Большого взрыва, задолго до формирования атомов. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.
Фото из открытых источников
Физики признают, что первые секунды после Большого взрыва были наполнены бурными процессами, происходившими в крайне малых временных интервалах. Однако природа этих процессов остается предметом споров среди исследователей. Новая теория утверждает, что наряду с быстрым формированием черных дыр существовали экзотические объекты типа бозонных звезд и «звезд-каннибалов».
Эти гипотезы основываются на предположениях, выдвинутых физиками относительно периода, называемого ранней материей-доминантной эрой (Early Matter-Dominated Era, EMDE). Согласно этому представлению, изначально горячие частицы, возникшие в результате расширения после Большого взрыва, остыли настолько, что энергия, которую они излучали, перестала превышать их массу.
Ученые из Международной школы передовых исследований Италии исследовали возможные взаимодействия частиц в этот период. Они пришли к выводу, что структура формирующейся Вселенной была гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.
Формирование компактных объектов
Согласно предложенной учеными модели, формирование ранних материальных гало могло привести к созданию компактных объектов, в том числе и черных дыр. Хотя масса каждого отдельного гало была небольшой по сегодняшним меркам Вселенной (менее двойной массы Земли), в условиях молодой и крошечной Вселенной эта концентрация вещества была весьма значительной.
Черные дыры, сформировавшиеся таким образом, вероятно, имели массы сопоставимые с астероидами. Несмотря на скромные размеры каждой отдельной черной дыры, их общее количество было настолько велико, что авторы исследования предполагают, что именно они составляют большую часть той самой темной материи, которую астрономы ищут в современной Вселенной.
Экзотические звезды
Помимо черных дыр, ученые предполагают существование бозонных звезд, состоящих из частиц с нулевым или единичным спином. Эти звезды теоретически способны существовать и сегодня. Если новая модель верна, бозонные звезды временно озаряли новорожденную Вселенную перед тем, как сами коллапсировали в дополнительные первичные черные дыры.
Еще одним необычным объектом являются так называемые «звезды-каннибалы». Под этим названием подразумеваются объекты, производящие энергию путем аннигиляции материи и антиматерии, а не посредством ядерного синтеза. Процесс аннигиляции значительно эффективнее, превращая практически всю свою массу в энергию, благодаря чему звезды-каннибалы потенциально могли бы испускать намного больше энергии, чем обычные звезды.
Однако авторы исследования отмечают, что если вокруг таких звезд накапливалась достаточная масса гало, она могла увеличиться до критической точки, вызвав новый коллапс и образование новой черной дыры.