3997
Фізики запропонували незвичну модель, згідно з якою частина первинних чорних дір, що могли виникнути в дуже ранньому Всесвіті, могла поводитися так, ніби існує в п’яти вимірах. Ідея пов’язана з теоріями, які припускають наявність прихованого додаткового просторового виміру поряд із трьома звичними та часом.
Первинні чорні діри відрізняються від тих, що виникають після колапсу масивних зірок. За гіпотезою, вони могли сформуватися у перші миті після Великого вибуху в особливо щільних ділянках гарячої плазми, де речовина стискалася настільки сильно, що утворювався горизонт подій.
Інтерес до таких об’єктів особливо великий через їхній можливий зв’язок із темною матерією. Якщо частина первинних чорних дір збереглася до наших днів, вони теоретично могли б становити певну частку невидимої маси Всесвіту, яку астрономи бачать лише за її гравітаційним впливом.
У новому дослідженні вчені перевірили, як змінилася б еволюція таких чорних дір, якби простір мав додатковий вимір. У п’ятимірній геометрії гравітація та властивості горизонту подій описуються інакше, тому швидкість випаровування чорної діри та її взаємодія з навколишнім середовищем теж можуть відрізнятися.
Особливе значення має випромінювання Гокінга. У звичайному чотиривимірному описі чорні діри поступово втрачають масу через квантове випромінювання й зрештою можуть повністю випаруватися. Додатковий вимір здатний змінити цей процес і дозволити деяким об’єктам жити довше.
Саме тривалість життя є критичною для гіпотези про темну матерію. Якщо первинна чорна діра була занадто малою, вона мала б давно випаруватися. Якщо ж додатковий вимір сповільнював втрату маси, частина таких об’єктів могла зберегтися до сучасної епохи.
Автори не стверджують, що п’ятий вимір уже відкрито. Це теоретична модель, яку потрібно перевіряти за спостереженнями. Її цінність у тому, що вона дає конкретні прогнози щодо мас, температур і часу життя первинних чорних дір.
У майбутньому такі моделі можна буде зіставляти з даними про гравітаційні хвилі, мікролінзування та високоенергетичне випромінювання. Якщо спостереження знайдуть об’єкти з характеристиками, які складно пояснити звичайною чотиривимірною фізикою, це може стати непрямою підказкою на користь більш екзотичних теорій.
Поки що первинні чорні діри залишаються гіпотетичними, але саме тому вони є зручним полігоном для перевірки фундаментальних ідей. Вони одночасно торкаються космології, квантової фізики, гравітації та природи темної матерії.
Нова робота не розв’язує загадку темної матерії й не доводить існування п’ятого виміру, проте демонструє, як навіть дуже абстрактні теорії можна перетворити на моделі з вимірюваними наслідками.
