Новая модель Вселенной. Физики предполагают, что первичные черные дыры могут иметь пятое измерение

Об этом пишет издание Science Alert .

Первичные чёрные дыры (PBH) — это гипотетические объекты, которые могли сформироваться вскоре после Большого взрыва из-за чрезвычайно плотных участков ранней Вселенной. В отличие от обычных чёрных дыр, они не возникли в результате гибели массивных звёзд.

Исследователи во главе с физиком Луисом Анчордоки из колледжа Лемана в США рассмотрели, что происходило бы с такими объектами, если бы у Вселенной было дополнительное пространственное измерение.

Согласно этой теоретической модели, обычная материя находится в четырехмерном пространстве-времени, называемом «браной». Оно имеет три пространственных измерения и время. В то же время гравитация может распространяться за пределы этой браны в дополнительное измерение, получившее название «темное».

Предполагается, что это измерение может быть очень малым — около 1 микрометра, то есть одной миллионной доли метра. Для крупных черных дыр его влияние было бы незаметным. Однако для чрезвычайно малых первичных черных дыр ситуация может быть иной.

Когда горизонт событий черной дыры становится меньше масштаба дополнительного измерения, ее гравитация может распространяться и в него. В этом случае геометрия такой черной дыры уже не описывается лишь четырьмя измерениями.

Ученые проверили два возможных механизма образования первичных черных дыр. Первый связан с резкими фазовыми переходами во время охлаждения ранней Вселенной. Второй предполагает коллапс так называемых космических струн — гипотетических дефектов пространства-времени.

Расчеты показали, что в обоих случаях черные дыры при условии существования «темного» измерения могли стать пятимерными. Для объектов, возникших в ходе фазовых переходов, четырехмерная форма могла оказаться нестабильной. Она переходила бы в пятимерную вследствие явления, известного как нестабильность Грегори — Лафлама.

Для черных дыр, которые могли возникнуть после коллапса космических струн, результаты расчетов оказались еще более однозначными: согласно этой модели, они могли быть пятимерными с самого начала.

Это также повлияло бы на скорость их испарения. Черные дыры постепенно теряют массу вследствие излучения Хокинга, причем малые объекты испаряются быстрее. Согласно расчетам исследователей, пятимерные первичные черные дыры могли бы существовать значительно дольше, чем четырехмерные.

Некоторые из них, если они образовались в результате коллапса космических струн, теоретически могли бы просуществовать около 13,8 миллиарда лет — то есть почти всё время существования Вселенной.

Ученые также предполагают, что испарение такой черной дыры могло быть связано с нейтрино сверхвысокой энергии, зафиксированным обсерваторией KM3NeT. Согласно этой гипотезе, пятимерная черная дыра могла испускать частицы в дополнительное измерение, а те впоследствии могли породить нейтрино в нашем четырехмерном пространстве.

Впрочем, это лишь теоретическое предположение. Первичные черные дыры и дополнительное «темное» измерение пока не имеют экспериментального подтверждения. Сами авторы исследования также отмечают, что объяснение события KM3NeT испарением пятимерной черной дыры требует дальнейшей проверки.