Миниатюрные черные дыры исключены из кандидатов на роль темной материи
Наряду с «классическими» и сверхмассивными чёрными дырами должны существовать и их крошечные аналоги — размером с горошину или даже меньше. Теоретически. Найти эти объекты, являющиеся кандидатами на роль тёмной материи и зародившиеся, предположительно, сразу после Большого взрыва, пока никому не удавалось. И команда японских физиков, возможно, нащупала этому факту объяснение — мало того, что эти чёрные дыры чрезвычайно сложно обнаружить, так их ещё и гораздо меньше, чем предполагалось.
Когда еще не было пространства и времени, Вселенная имела размер атома и сама была невообразимо плотной чёрной дырой. Затем в течение ничтожных долей секунды она расширилась на 25 порядков, порождая известные сегодня физические постоянные. Этот феномен получил название "Большой взрыв". Сразу после него, в горячей и всё ещё очень плотной ранней Вселенной отдельные сгустки материи могли бы под воздействием коротких, но сильных электромагнитных волн коллапсировать, превращаясь в крохотные чёрные дыры.
Эту космологическую теорию решил проверить коллектив учёных из Токийского университета, в качестве инструментов используя специальную теорию относительности, классическую теорию поля и квантовую механику. А объектом исследования стало реликтовое излучение, у которого с миниатюрными чёрными дырами накопились определённые противоречия.
Дело в том, что в первое время после рождения Вселенной электромагнитные волны должны были иметь сравнительно большую амплитуду, но малую длину. При этом элементы современного реликтового микроволнового фона, оставшегося после Большого взрыва, гораздо длиннее и мощнее. Это навело физиков на мысль, что 13,8 млд лет назад волны могли многократно накладываться друг на друга (явление, известное как когерентность), усиливаясь и вызывая крупномасштабные флуктуации пространства-времени.
Этот эффект, в свою очередь, не мог не влиять на то, как росли другие структуры в космосе, становясь источником определённых жёстких ограничений, прежде всего — на минимальный масштаб флуктуаций. Увы, мелкие чёрные дыры очень плохо вписываются в систему получившихся ограничений. Их появление всё ещё остаётся вероятным, но в гораздо меньшем количестве, чем ранее предполагала наука.
С одной стороны, это частично объясняет, почему миниатюрные дыры до сих пор не найдены — ведь даже гиганта в центре галактики обнаружить не так-то просто, не говоря уже о блуждающих по ней абсолютно тёмных телах размером с вишнёвую косточку. С другой стороны — это исключает миниатюрные чёрные дыры из кандидатов на роль тёмной материи. Зарождение мини-сингулярностей в таком количестве, чтобы на них приходилось 85% всей массы во Вселенной, моделью японских учёных полностью исключено.
Разумеется, их расчёты и выводы ещё нуждаются в подтверждениях, но физикам, скорее всего, придётся искать альтернативных кандидатов на роль темной материи — например, аксионы. Причём искать в неожиданных местах, таких, как недра коллапсирующих нейтронных звёзд.
