Ученые из Свободного университета Брюсселя и Массачусетского технологического института предложили новую гипотезу о том, как во Вселенной возникло вещество: ключевую роль могли сыграть взрывы микроскопических черных дыр в первые мгновения после Большого взрыва. Препринт работы опубликован на портале arXiv.
Речь идет о так называемых первичных черных дырах — гипотетических объектах, которые могли образоваться в первые секунды существования Вселенной из плотных областей плазмы. В отличие от современных черных дыр, возникающих при коллапсе звезд, они могли иметь самые разные размеры — вплоть до микроскопических.
Согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры испускают излучение (так называемое излучение Хокинга) и со временем «испаряются». Причем чем меньше масса, тем быстрее этот процесс. Небольшие первичные черные дыры должны были исчезнуть очень быстро — и, как предполагают авторы, не тихо, а в виде мощных вспышек.
Ранее считалось, что при «смерти» таких объектов энергия просто равномерно рассеивается в горячей плазме ранней Вселенной. Однако новая модель показывает, что процесс был гораздо более бурным.
Расчеты показали, что испарение микроскопических черных дыр создавало сильные перепады давления, которые приводили к формированию ударных волн. По сути, каждая такая дыра могла порождать релятивистский «огненный шар», стремительно распространяющийся в окружающей среде.
Авторы выделяют четыре стадии этого процесса: от медленного испарения и образования пузыря плазмы до мощного взрыва, распространяющейся ударной волны и ее последующего затухания.
Главное следствие этой гипотезы связано с одной из главных загадок космологии — бариогенезом, то есть происхождением обычного вещества. По современным представлениям, после Большого взрыва материя и антиматерия должны были возникнуть в равных количествах и полностью уничтожить друг друга. Однако этого не произошло.
Исследователи предполагают, что ударные волны от испаряющихся черных дыр могли временно нарушать равновесие в плазме и создавать условия, при которых возникал избыток вещества над антивеществом.
Если гипотеза подтвердится, это будет означать, что именно «взрывы» первичных черных дыр могли сыграть ключевую роль в формировании всей наблюдаемой материи — от галактик до человеческого тела.
Пока работа остается теоретической, однако она предлагает новый взгляд на процессы, происходившие в первые мгновения существования Вселенной.
Ранее в космосе был зафиксирован взрыв, не поддающийся объяснению с точки зрения известной физики.