|
Тайны черных дыр, бозонных звезд и звезд-каннибалов
|
|
|
|
До того, как атомные элементы объединились, менее чем через секунду после Большого взрыва, если частицы конденсировались в ореолы материи, эти ореолы могли затем схлопнуться, образовав первые черные дыры, бозонные звезды и так называемые звезды-каннибалы. Таков вывод нового исследования, только что опубликованного в журнале Physical Review D, проведенного группой исследователей из SISSA—Высшей международной школы Аванзати в сотрудничестве с INFN, IFPU и Варшавским университетом.
|
|
|
|
Отталкиваясь от гипотезы, предложенной некоторыми космологическими моделями, о том, что на самых ранних этапах развития Вселенной существовала краткая ранняя эпоха доминирования материи (EMDE), авторы исследовали, как частицы могли взаимодействовать друг с другом, обнаружив, что такие взаимодействия могли привести к возникновению удивительного разнообразия космических объектов. Таким образом, исследование показывает, что даже в самые первые мгновения после Большого взрыва Вселенная уже могла быть сценой для богатой и сложной физической феноменологии.
|
|
|
|
Сразу после инфляции: что произошло дальше
|
|
|
|
Недавние достижения в космологии позволили детально реконструировать историю Вселенной, начиная с быстрого первоначального расширения, известного как инфляция, и заканчивая первичным нуклеосинтезом - образованием первых атомных ядер тяжелее водорода, которое произошло между 10 секундами и 20 минутами после Большого взрыва. Однако промежуточный период остается в значительной степени неисследованным.
|
|
|
|
|
|
|
Как объясняют авторы, "Интригующая возможность заключается в том, что в течение этого промежутка времени материя временно доминировала во Вселенной". В этом сценарии материальные ореолы могут образовываться естественным образом. Более того, если частицы могут взаимодействовать друг с другом, то это взаимодействие может привести к гравитационному коллапсу, в результате чего образуются компактные объекты, такие как черные дыры и другие экзотические космические структуры.
|
|
|
|
Странные структуры на заре Вселенной
|
|
|
|
Исследователи предполагают, что среди этих компактных объектов могли образоваться звезды-каннибалы. Звезды-каннибалы похожи на традиционные звезды, за исключением того, что их источником является самоаннигиляция частиц, а не ядерный синтез.
|
|
|
|
В то же время, отмечают авторы, могли образоваться и бозонные звезды, в которых квантовая природа частиц поддерживает существование звезды. Эти звезды могли населять новорожденную Вселенную всего несколько секунд, прежде чем превратиться в первичные черные дыры. В качестве альтернативы, PBH могли образоваться непосредственно в результате коллапса ореолов материи.
|
|
|
|
Новые гипотезы о первичных черных дырах
|
|
|
|
Согласно исследованию, гало, образовавшиеся во время EMDE, имели относительно небольшую массу (менее 10^23 граммов) и после гравитационного коллапса могли породить еще меньшие первичные черные дыры. Используя упрощенную теоретическую модель, исследователи показали, что в некоторых случаях PBH могут перепроизводиться, нарушая ограничения наблюдений; в других случаях могут образовываться PBH массой с астероид, что потенциально может привести к образованию всей темной материи во Вселенной.
|
|
|
|
Наконец, некоторые PBH могут быстро испаряться, исчезая до первичного нуклеосинтеза, то есть до образования легких атомов, таких как водород и гелий.
|
|
|
|
Новые взгляды на вселенную
|
|
|
|
Результаты также открывают более широкие перспективы. Как заключают авторы, "Было бы интересно исследовать образование звезд-каннибалов и звезд-бозонов в современной Вселенной в результате коллапса самодействующих ореолов темной материи. Более того, хотя это и более умозрительно, изучение звездообразования и аккреции в рамках моделей простых частиц может дать новое представление о сложных астрофизических процессах, которые формируют нашу Вселенную".
|
|
|
|
Источник
|
