Первичная черная дыра
В космологии , первичные черные дыры ( ПЧД ) — это гипотетические черные дыры образовавшиеся вскоре после Большого взрыва . В инфляционную эпоху и в ранней вселенной, где доминировала радиация , чрезвычайно плотные карманы субатомной материи могли быть плотно упакованы до точки гравитационного коллапса , создавая первичные черные дыры без сжатия сверхновых, которое обычно необходимо для образования черных дыр сегодня. Поскольку создание первичных черных дыр предшествовало появлению первых звезд, они не ограничиваются узким диапазоном масс звездных черных дыр .
В 1966 году Яков Зельдович и Игорь Новиков впервые предположили существование таких черных дыр. [1] а первое углубленное исследование провел Стивен Хокинг в 1971 году. [2] Однако их существование остается гипотетическим. В сентябре 2022 года некоторые исследователи предложили первичные черные дыры для объяснения неожиданных очень больших ранних галактик, обнаруженных космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). [3] [4]
ПЧД уже давно считаются, возможно, важными, если не почти исключительными, компонентами темной материи . [5] [6] [7] [8] последняя точка зрения была подкреплена LIGO / интерферометра гравитационными волнами Virgo и наблюдениями JWST. [9] [10] Ранние ограничения на ПЧД как на темную материю обычно предполагали, что большинство черных дыр будут иметь одинаковую или идентичную («монохроматическую») массу, что было опровергнуто результатами LIGO/Virgo. [11] [12] [13] Дальнейшие предположения о том, что фактическое распределение масс черных дыр в целом является платикуртическим, были очевидны из наблюдений JWST за ранними большими галактиками. [9] [10] Недавние анализы подтверждают это, предполагая широкое распределение масс с модой около одной солнечной массы . [14]
Многие ПЧД могут иметь массу астероида, но размер атома водорода и двигаться с огромными скоростями, причем одна из них, вероятно, в любой момент времени находится внутри Солнечной системы. Скорее всего, такие ПЧД прошли бы сквозь звезду «как пуля», не оказав существенного воздействия на звезду. Однако у тех, кто движется медленно, будет шанс быть захваченным звездой. [15] Стивен Хокинг предположил, что на нашем Солнце может быть такая ПЧД. [16]
История
[ редактировать ]В зависимости от модели первичные черные дыры могли иметь начальную массу от 10 −8 кг [17] (так называемые реликты Планка) до более чем тысяч солнечных масс. Однако первичные черные дыры изначально имели массы менее 10 11 кг не дожила бы до настоящего времени из-за излучения Хокинга , вызывающего полное испарение за время, гораздо меньшее возраста Вселенной. [18] Первичные черные дыры небарионны . [19] и поэтому являются вероятными кандидатами на темную материю . [10] [5] [11] [12] [8] [13] [9] Первичные черные дыры также являются хорошими кандидатами на роль зародышей сверхмассивных черных дыр в центрах массивных галактик, а также черных дыр промежуточной массы . [20] [3] [4]
Первичные черные дыры относятся к классу массивных компактных гало-объектов (MACHO). Они, естественно, являются хорошими кандидатами в темную материю: они (почти) не подвержены столкновениям и стабильны (если достаточно массивны), имеют нерелятивистские скорости и формируются очень рано в истории Вселенной (обычно менее чем через одну секунду после Большой взрыв ). [21] Тем не менее, критики утверждают, что на основе различных астрофизических и космологических наблюдений были установлены жесткие ограничения на их численность, что исключает их значительный вклад в темную материю в большей части вероятного диапазона масс. [22] Однако новые исследования снова предоставили возможность, согласно которой эти черные дыры будут располагаться в скоплениях с первичной черной дырой массой 30 солнечных в центре. [23]
В марте 2016 года, через месяц после объявления об обнаружении с помощью Advanced LIGO/VIRGO гравитационных волн, испускаемых при слиянии двух черных дыр массой 30 солнечных (около 6 × 10 31 кг ), три группы исследователей независимо предположили, что обнаруженные черные дыры имеют первобытное происхождение. [24] [25] [26] [27] Две группы обнаружили, что скорость слияния, полученная с помощью LIGO, согласуется со сценарием, в котором вся темная материя состоит из первичных черных дыр, если немалая их часть каким-то образом сгруппирована внутри гало, таких как слабые карликовые галактики или шаровидные галактики. скопления , как и ожидалось стандартной теорией формирования космических структур . Третья группа утверждала, что эти темпы слияния несовместимы со сценарием, в котором используется только темная материя, и что первичные черные дыры могут составлять менее одного процента от общего количества темной материи. Неожиданно большая масса черных дыр, обнаруженная LIGO, сильно возродила интерес к первичным черным дырам с массами в диапазоне от 1 до 100 солнечных масс. До сих пор обсуждается, исключен ли этот диапазон другими наблюдениями, такими как отсутствие микролинзирования звезд. [28] анизотропия космического микроволнового фона , размер слабых карликовых галактик и отсутствие корреляции между источниками рентгеновского и радиоизлучения по направлению к центру галактики.
В мае 2016 года Александр Кашлинский предположил, что наблюдаемые пространственные корреляции в неразрешенном гамма- и рентгеновском фоновом излучении могут быть связаны с первичными черными дырами с аналогичными массами, если их содержание сравнимо с содержанием темной материи. [29]
В августе 2019 года было опубликовано исследование, открывающее возможность создания всей темной материи из первичных черных дыр астероидной массы (3,5 × 10 −17 – 4 × 10 −12 солнечных масс, или 7 × 10 13 – 8 × 10 18 кг). [30]
В сентябре 2019 года в отчете Джеймса Анвина и Якуба Шольца была предложена возможность существования первичной черной дыры (ПЧД) с массой 5–15 M E (массы Земли), диаметром примерно с теннисный мяч , существующей в расширенном поясе Койпера до объясните орбитальные аномалии, которые, согласно теории, являются результатом присутствия девятой планеты Солнечной системы. [31] [32]
В октябре 2019 года Дерек Инман и Ясин Али-Хаймуд опубликовали статью, в которой обнаружили, что нелинейные скорости, возникающие в результате формирования структуры, слишком малы, чтобы существенно повлиять на ограничения, возникающие из-за анизотропии реликтового излучения. [33]
В сентябре 2021 года коллаборация НАНОГрав объявила, что обнаружила низкочастотный сигнал, который можно отнести к гравитационным волнам и потенциально можно связать с ПЧД. [34]
В сентябре 2022 года первичные черные дыры были использованы для объяснения неожиданных очень больших ранних галактик (с большим красным смещением ), обнаруженных космическим телескопом Джеймса Уэбба . [3] [4]
26 ноября 2023 года впервые были получены доказательства существования сверхмассивной галактики черной дыры ( OBG ), результата «образования зародышей тяжелой черной дыры в результате прямого коллапса», альтернативного способа создания черной дыры, отличного от коллапса. Сообщается, что мертвая звезда. Это открытие было обнаружено при исследовании UHZ1 , очень ранней галактики , содержащей квазар , рентгеновской обсерваторией Чандра и космическим телескопом Джеймса Уэбба . [35] [36]
В 2024 году обзор Бернарда Карра и его коллег пришел к выводу, что ПЧД образовались в эпоху квантовой хромодинамики (КХД) до 10 лет. –5 секунд после Большого взрыва, что привело к сегодняшнему широко платикуртному распределению массы «с рядом отчетливых выступов, наиболее заметный из которых приходится на массу около одной солнечной». [14]
Формирование
[ редактировать ]Первичные черные дыры могли образоваться в очень ранней Вселенной (менее чем через одну секунду после Большого взрыва) в эпоху инфляции или в очень раннюю эпоху доминирования радиации . Существенным ингредиентом образования первичной черной дыры являются колебания плотности Вселенной, вызывающие ее гравитационный коллапс. Обычно требуются контрасты плотности (где — плотность Вселенной) с образованием черной дыры. [38]
Производственные механизмы
[ редактировать ]Существует несколько механизмов, способных создавать такие неоднородности в контексте космической инфляции (в моделях гибридной инфляции). Вот некоторые примеры:
Аксионная инфляция
[ редактировать ]Аксионная инфляция — это теоретическая модель, в которой аксион действует как поле инфлатона . Из-за периода времени, в который оно создано, поле колеблется с минимальной потенциальной энергией. Эти колебания ответственны за флуктуации плотности энергии в ранней Вселенной. [39]
Разогрев
[ редактировать ]Разогрев — это переходный процесс между инфляционным периодом и горячим, плотным периодом с преобладанием радиации. За это время поле инфлатона распадается на другие частицы. Эти частицы начинают взаимодействовать, чтобы достичь теплового равновесия . Однако, если этот процесс незавершен, он создает флуктуации плотности, и если они достаточно велики, они могут быть ответственны за образование PBH. [40]
Космологические фазовые переходы
[ редактировать ]Космологические фазовые переходы могут вызывать неоднородности по-разному в зависимости от конкретных деталей каждого перехода. Например, один механизм связан с коллапсом сверхплотных областей, возникающих в результате этих фазовых переходов, в то время как другой механизм включает в себя высокоэнергетические частицы, которые рождаются в результате этих фазовых переходов и затем проходят через гравитационный коллапс, образуя ПЧД. [41]
Подразумеваемое
[ редактировать ]Проблема темной материи
[ редактировать ]Проблема темной материи, предложенная в 1933 году швейцарско-американским астрономом Фрицем Цвикки , связана с тем фактом, что ученые до сих пор не знают, какую форму принимает темная материя. PBH может решить эту проблему несколькими способами. Во-первых, если бы ПЧД составляли всю или значительную часть темной материи во Вселенной, это могло бы объяснить гравитационные эффекты, наблюдаемые в галактиках и галактических скоплениях. Во-вторых, у ПБД разные предлагаемые механизмы производства. В отличие от вимпов , они могут излучать гравитационные волны, которые взаимодействуют с обычной материей. Наконец, открытие ПЧД могло бы объяснить некоторые из наблюдаемых эффектов гравитационного линзирования, которые не могли возникнуть в обычной материи. Хотя доказательства того, что первичные черные дыры могут представлять собой темную материю, по состоянию на 2023 год неубедительны, такие исследователи, как Бернард Карр и другие, являются ярыми сторонниками. [9] [10] [42] [11] [12] [8] [13] [5] [43]
Формирование галактики
[ редактировать ]Поскольку первичные черные дыры не обязательно должны быть маленькими (они могут иметь любой размер), они, возможно, способствовали образованию галактик , например, тех, которые появились раньше, чем ожидалось. [3] [4]
Космологическая проблема доменной стенки
[ редактировать ]Космологическая проблема доменной границы, предложенная в 1974 году советским физиком Яковом Зельдовичем , обсуждала образование доменных стенок во время фазовых переходов ранней Вселенной и то, что могло возникнуть из-за их большой плотности энергии. ПЧД могли бы по-разному решить эту проблему. Одним из объяснений может быть то, что ПЧД могут предотвращать образование доменных стенок, поскольку они оказывают гравитационные силы на окружающее вещество, заставляя его слипаться и теоретически предотвращая образование указанных стенок. Другое объяснение может заключаться в том, что PBH могут разрушать доменные стенки; если бы они образовались в ранней Вселенной до появления PBH, то из-за гравитационного взаимодействия они могли бы в конечном итоге коллапсировать в PBH. Наконец, третье объяснение может заключаться в том, что ПЧД не нарушают ограничений наблюдений; если PBH в 10 12 -10 13 кг диапазона масс, тогда они будут иметь нужную плотность, чтобы составить всю темную материю во Вселенной, не нарушая ограничений, поэтому проблема доменной стенки не возникнет. [44]
Проблема космологического монополя
[ редактировать ]Проблема космологического монополя, также предложенная Яковом Зельдовичем в конце 1970-х годов, заключалась в отсутствии в настоящее время магнитных монополей . PBH также могут служить решением этой проблемы. Начнем с того, что если бы магнитные монополи действительно существовали в ранней Вселенной, они могли бы гравитационно взаимодействовать с PBH и поглощаться, что объясняет их отсутствие. Другое объяснение, связанное с наличием ПЧД, может заключаться в том, что ПЧД воздействовали бы на материю гравитационными силами, заставляя ее слипаться и уменьшать плотность магнитных монополей. [45]
Теория струн
[ редактировать ]Общая теория относительности предсказывает, что самые маленькие первичные черные дыры уже испарились бы, но если бы существовало четвертое пространственное измерение – как предсказывает теория струн – это повлияло бы на то, как гравитация действует в малых масштабах, и «весьма существенно замедлило бы испарение». [46] По сути, энергия, запасенная в четвертом пространственном измерении в виде стоячей волны, придаст объекту значительную массу покоя, если рассматривать его в обычном четырехмерном пространстве-времени. Это может означать, что в нашей галактике существует несколько тысяч первичных черных дыр. Чтобы проверить эту теорию, ученые будут использовать космический гамма-телескоп Ферми , который был выведен на орбиту НАСА 11 июня 2008 года. Если они обнаружат специфические небольшие интерференционные картины внутри гамма-всплесков , это может стать первым косвенным доказательством существования первичные черные дыры и теория струн. [ нужно обновить ]
Пределы наблюдений и стратегии обнаружения
[ редактировать ]Различные наблюдения были интерпретированы как ограничения на численность и массу первичных черных дыр:
Время жизни, излучение Хокинга и гамма-лучи. Один из способов обнаружить первичные черные дыры или ограничить их массу и численность — это излучение Хокинга . В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что большое количество таких меньших первичных черных дыр может существовать в Млечном Пути , в галактики нашей области гало . Предполагается, что все черные дыры излучают излучение Хокинга со скоростью, обратно пропорциональной их массе. Поскольку это излучение еще больше уменьшает их массу, черные дыры с очень маленькой массой будут испытывать безудержное испарение, создавая всплеск радиации на конечной стадии, эквивалентный водородной бомбе, дающей взрывную силу в миллионы мегатонн. [47] Обычная черная дыра ( массой около 3 солнечных ) не может потерять всю свою массу за текущий возраст Вселенной (на это потребуется около 10 69 лет на это, даже без попадания какого-либо вещества). Однако, поскольку первичные черные дыры не образуются в результате коллапса звездного ядра, они могут быть любого размера. Черная дыра массой около 10 11 кг будет иметь время жизни, примерно равное возрасту Вселенной. Если бы такие маломассивные черные дыры были созданы в достаточном количестве в результате Большого взрыва, мы могли бы наблюдать взрывы некоторых из тех, которые находятся относительно близко в нашей Млечный Путь галактике . . Спутник космического гамма-телескопа НАСА «Ферми», запущенный в июне 2008 года, был частично разработан для поиска таких испаряющихся первичных черных дыр Данные Ферми установили предел, согласно которому менее одного процента темной материи может состоять из первичных черных дыр с массами до 10 13 кг. Испарение первичных черных дыр также могло повлиять на нуклеосинтез Большого взрыва и изменить содержание легких элементов во Вселенной. Однако, если бы теоретическое излучение Хокинга на самом деле не существовало, такие первичные черные дыры было бы чрезвычайно трудно, если вообще возможно, обнаружить в космосе из-за их небольшого размера и отсутствия сильного гравитационного влияния.
Температурная анизотропия космического микроволнового фона: аккреция материи на первичные черные дыры в ранней Вселенной должна привести к инжекции энергии в среду, что повлияет на историю рекомбинации Вселенной. Этот эффект вызывает изменения в статистическом распределении анизотропии космического микроволнового фона (CMB). Планковские наблюдения реликтового излучения исключают существование первичных черных дыр с массами в диапазоне 100–10 4 Солнечные массы вносят важный вклад в темную материю, [48] по крайней мере, в простейшей консервативной модели. До сих пор ведутся споры о том, будут ли ограничения сильнее или слабее в более реалистичных или сложных сценариях.
Сигнатуры гамма-излучения от аннигилирующей темной материи: Если темная материя во Вселенной находится в форме слабо взаимодействующих массивных частиц или вимпов, первичные черные дыры образовали бы вокруг себя ореол вимпов в ранней Вселенной. [49] Аннигиляция вимпов в гало приводит к появлению сигнала в спектре гамма-излучения, который потенциально может быть обнаружен специальными инструментами, такими как космический гамма-телескоп Ферми. [50]
В дальнейшем новые пределы будут установлены на основе различных наблюдений:
- Радиотелескоп Square Kilometer Array (SKA) будет исследовать влияние первичных черных дыр на историю реионизации Вселенной из-за инжекции энергии в межгалактическую среду, вызванной аккрецией материи на первичные черные дыры. [51]
- LIGO, VIRGO и будущие детекторы гравитационных волн будут обнаруживать новые события слияния черных дыр, на основе которых можно будет восстановить массовое распределение первичных черных дыр. [25] Эти детекторы могли бы позволить однозначно различать первичное или звездное происхождение, если будут обнаружены события слияния с участием черных дыр с массой менее 1,4 солнечной массы. Другой способ — измерить большой эксцентриситет орбит первичных двойных черных дыр. [52]
- Детекторы гравитационных волн, такие как космическая антенна лазерного интерферометра (LISA) и временные массивы пульсаров , также будут исследовать стохастический фон гравитационных волн, излучаемых первичными двойными черными дырами, когда они все еще вращаются относительно далеко друг от друга. [53]
- Новые открытия слабых карликовых галактик и наблюдения их центральных звездных скоплений могут быть использованы для проверки гипотезы о том, что эти структуры с преобладанием темной материи содержат в изобилии первичные черные дыры.
- Мониторинг положения и скорости звезд в Млечном Пути может быть использован для обнаружения влияния близлежащей первичной черной дыры.
- Было предложено [54] [55] что небольшая черная дыра, проходящая через Землю, будет производить обнаруживаемый акустический сигнал. Из-за своего крошечного диаметра и большой массы по сравнению с нуклоном , а также относительно высокой скорости первичная черная дыра могла бы просто пройти через Землю практически беспрепятственно, лишь с несколькими ударами по нуклонам, покинув планету без каких-либо вредных последствий.
- Еще одним способом обнаружения первичных черных дыр может стать наблюдение за рябью на поверхности звезд. Если бы черная дыра прошла через звезду, ее плотность вызвала бы наблюдаемые вибрации. [56] [57]
- Мониторинг квазаров в микроволновом диапазоне и обнаружение волновой оптикой особенности гравитационного микролинзирования первичными черными дырами. [58]
Учреждения, способные обеспечить измерение PBH
[ редактировать ]Ни одно из этих предприятий не ориентировано на прямое обнаружение ПЧД, поскольку они являются теоретическим явлением, но информация, собранная в каждом соответствующем эксперименте, предоставляет вторичные данные, которые могут помочь лучше понять и ограничить природу ПЧД. [59]
GW-детекторы
- LIGO / VIRGO – Эти детекторы уже накладывают важные ограничения на пределы PBH. Однако они всегда ищут новые неожиданные сигналы; если они обнаружат черную дыру в диапазоне масс, не соответствующих теории звездной эволюции, это может послужить доказательством существования ПЧД.
- Cosmic Explorer / Телескоп Эйнштейна . Оба этих проекта служат следующим поколением LIGO/VIRGO, они повысят чувствительность в диапазоне 10–100 Гц и позволят исследовать информацию о PBH на более высоких красных смещениях.
- NANOGrav - Это сотрудничество обнаружило стохастический сигнал, но он еще не является сертифицированным сигналом гравитационных волн, поскольку квадруполярные корреляции не были обнаружены. Но если это подтвердится, это может послужить доказательством существования ЧДД субсолнечной массы.
- Космическая антенна лазерного интерферометра (LISA). Как и любой детектор GW, LISA имеет большой потенциал для обнаружения PBH. Уникальность LISA заключается в способности обнаруживать спирали экстремального отношения масс, когда черные дыры малой массы сливаются с массивными объектами. Благодаря своей чувствительности он также позволит обнаруживать и подтверждать стохастический сигнал NANOGrav.
- Атомный эксперимент AEDGE для исследования темной материи и гравитации в космосе. Этот предлагаемый эксперимент с гравитационными волнами среднего радиуса действия имеет уникальность, которая заключается в его способности обнаруживать слияния с промежуточным отношением масс, подобные тем, которые теоретически предполагались во время ранней сборки сверхмассивных черных дыр, если они будут обнаружены. если бы это произошло, это послужило бы доказательством существования PBH.
Космические телескопы
- Космический телескоп Нэнси Грейс Роман (WFIRST). Будучи космическим телескопом, WFIRST будет иметь возможность обнаруживать или, по крайней мере, накладывать ограничения на ПЧД с помощью различных типов линз, одним из которых является астрометрическое линзирование. Когда объект проходит перед известным источником света, например звездой, он слегка (порядка микросекунды дуги) меняет свое положение, и это известно как астрометрическое линзирование.
Обзоры неба
- Обсерватория Веры К. Рубин (LSST). Это обеспечит возможность прямого измерения функции массы компактных объектов с помощью микролинзирования . Он сможет наблюдать как объекты с малой, так и с большой массой, что накладывает ограничения на обе стороны спектра. LSST также сможет обнаруживать Килоновые , у которых отсутствуют сигналы гравитационных волн, что связано с существованием ПЧД.
Очень большие массивы
- ngVLA — очень большой массив следующего поколения сможет улучшить границы GW на величину текущих ограничений, налагаемых NANOGrav. Эта повышенная чувствительность сможет подтвердить природу ГВ-сигнала от НАНОГрав. Он также сможет отличить объяснение PBH от других источников.
Обсерватории быстрых радиовсплесков
- Подобные эксперименты позволяют получить большое количество быстрых радиовсплесков и способствуют статистическим измерениям их линзирования, что позволило бы создать линзы PBH. Вот некоторые примеры:
- Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME)
- Эксперимент по измерению интенсивности водорода и анализу в реальном времени (HIRAX)
- CHORD (преемник CHIME)
МэВные гамма-телескопы
- Поскольку диапазон гамма-излучения МэВ еще не исследован, предлагаемые эксперименты могут наложить более жесткие ограничения на распространенность ПЧД в диапазоне масс астероидов. Некоторые примеры предлагаемых телескопов включают:
- АдЕПТ
- АМЕГО
- All-Sky АСТРОГАМ
- ГЕККО
- ГРАММЫ
- МАЧТА
- НА МЕНЯ
Обсерватории гамма-излучения ГэВ и ТэВ
- Обзорная обсерватория с широким полем зрения
- ПЧД в диапазоне масс ~ 5*10 −19 Солнечные массы будут производить гамма-лучи ТэВ из-за испарения. Поскольку они будут происходить в виде изотропных всплесков по небу, обсерватории с широким полем обзора были бы идеальными для их поиска, вот несколько примеров:
- Атмосферные черенковские телескопы
- Хотя они имеют узкое поле зрения, они обладают высокой чувствительностью к космическим лучам ТэВ и, таким образом, могут обеспечить верхние пределы плотности всплесков. Некоторые из этих телескопов:
Отличие от черных дыр прямого коллапса
[ редактировать ]Черная дыра с прямым коллапсом является результатом коллапса необычно плотных и больших областей газа после эпохи доминирования радиации , в то время как первичные черные дыры могли возникнуть в результате прямого коллапса энергии, ионизированной материи или того и другого во время инфляционной инфляции. или эпохи доминирования радиации. [60]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- С.В. Хокинг, Commun.Math. Физ. 43 (1975) 199 : Оригинальная статья, предполагающая существование радиации.
- Д. Пейдж, Phys. Rev. D13 (1976) 198 : Первые детальные исследования механизма испарения.
- Би Джей Карр и С.В. Хокинг, понедельник. Нет. Рой. Астрон. Soc 168 (1974) 399 : Описывает связи между первичными черными дырами и ранней Вселенной.
- А. Баррау и др., Астрон. Астрофиз. 388 (2002)676 , Астрон. Астрофиз. 398 (2003) 403 , Астрофиз. J. 630 (2005) 1015 : Экспериментальные поиски первичных черных дыр из-за испускаемой антиматерии.
- А. Барро и Г. Будул, Обзорный доклад, сделанный на Международной конференции по теоретической физике TH2002 : Космология с первичными черными дырами
- А. Баррау и Дж. Грейн, Phys. Летт. B 584 (2004) 114 : Поиски новой физики (квантовой гравитации) с первичными черными дырами.
- П. Канти, Int. Дж. Мод. Физ. A19 (2004) 4899 : Испаряющиеся черные дыры и дополнительные измерения.
- Птица, Симеон; Альберт, Андреа; Доусон, Уилл; Али-Хаймуд, Али-Хаймуд, Ясин; Куган, Адам; Дрлица-Вагнер, Алекс; Фэн, Ци; Инман, Дерек; Иномата, Кейсуке; Ковец, Эли; Кусенко Александр; Леманн, Бенджамин В.; Муньос, Хулиан Б.; Сингх, Раджив; Тахистов Владимир; Цай, Ю-Дай. 2022. Белая книга Cosmic Frontier Snowmass2021: Первичная черная дыра, темная материя [59]
- Инман, Дерек; Али-Хаймуд, Ясин. 2019. Раннее формирование структур в космологии первичных черных дыр. [33]
- Линкольн, Дон . 2022. Реальна ли темная материя? Многолетняя загадка астрономии [61]
- Васконен, Вилле; Веэрмяэ, Харди. 2021. НАНОГрав увидел сигнал от образования первичных черных дыр? [34]
- Капуто, Андреа. 2019. Радиационная аксионная инфляция. [39]
- Аллахверди, Рузбе; Бранденбергер, Роберт; Сир-Расин, Франсис-Ян; Мазумдар, Анупам. 2010. Разогрев в инфляционной космологии: теория и приложения. [40]
- Мазумдар, Анупам; Белый Грэм. 2019. Обзор космических фазовых переходов: их значение и экспериментальные признаки. [41]
- ^ Зельдович и Новиков (14 марта 1966 г.). «Гипотеза запаздывающих при расширении ядер и горячая космологическая модель». Советская астрономия . 10 (4): 602–603. Бибкод : 1966АЖ....43..758З .
- ^ Хокинг, С. (1971). «Гравитационно-коллапсированные объекты очень малой массы» . Пн. Нет. Р. Астрон. Соц . 152 :75. Бибкод : 1971MNRAS.152...75H . дои : 10.1093/mnras/152.1.75 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Лю, Боюань; Бромм, Волкер (27 сентября 2022 г.). «Ускорение раннего формирования массивных галактик с помощью первичных черных дыр» . Письма астрофизического журнала . 937 (2): Л30. arXiv : 2208.13178 . Бибкод : 2022ApJ...937L..30L . дои : 10.3847/2041-8213/ac927f . ISSN 2041-8205 . S2CID 252355487 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Юань, Гуань-Вэнь; Ван, Юань-Чжу; Ван, И-Ин, Чао; Цай, И-Фу; 03-16). «Быстро растущие первичные черные дыры как семена массивных галактик JWST с высоким красным смещением». arXiv : 2303.09391 [ astro-ph.CO ].
- ^ Перейти обратно: а б с Фрэмптон, Пол Х.; Кавасаки, Масахиро; Такахаси, Фуминобу; Янагида, Цутому Т. (22 апреля 2010 г.). «Первичные черные дыры как вся темная материя». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2010 (4): 023. arXiv : 1001.2308 . Бибкод : 2010JCAP...04..023F . дои : 10.1088/1475-7516/2010/04/023 . ISSN 1475-7516 . S2CID 119256778 .
- ^ Вильянуэва-Доминго, Пабло; Мена, Ольга; Паломарес-Руис, Серхио (2021). «Краткий обзор первичных черных дыр как темной материи» . Границы астрономии и космических наук . 8 : 87. arXiv : 2103.12087 . Бибкод : 2021FrASS...8...87V . дои : 10.3389/fspas.2021.681084 . ISSN 2296-987X .
- ^ Грин, Энн М; Кавана, Брэдли Дж. (1 апреля 2021 г.). «Первичные черные дыры как кандидаты на темную материю» . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 48 (4): 043001. arXiv : 2007.10722 . Бибкод : 2021JPhG...48d3001G . дои : 10.1088/1361-6471/abc534 . ISSN 0954-3899 . S2CID 220666201 . Проверено 17 августа 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Лаки, Брайан С.; Биком, Джон Ф. (12 августа 2010 г.). «Первичные черные дыры как темная материя: почти все или почти ничего». Астрофизический журнал . 720 (1): L67–L71. arXiv : 1003.3466 . Бибкод : 2010ApJ...720L..67L . дои : 10.1088/2041-8205/720/1/L67 . ISSN 2041-8205 . S2CID 118418220 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Хютси, Герт; Райдал, Мартти; Уррутия, Хуан; Васконен, Вилле; Веэрмяэ, Харди (2 февраля 2023 г.). «Наблюдал ли JWST отпечатки аксионных минископлений или первичных черных дыр?». Физический обзор D . 107 (4): 043502. arXiv : 2211.02651 . Бибкод : 2023PhRvD.107d3502H . дои : 10.1103/PhysRevD.107.043502 . S2CID 253370365 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Птица, Симеон; Альберт, Андреа; Доусон, Уилл; Али-Хаймуд, Ясин; Куган, Адам; Дрлица-Вагнер, Алекс; Фэн, Ци; Инман, Дерек; Иномата, Кейсуке; Ковец, Эли; Кусенко Александр; Леманн, Бенджамин В.; Муньос, Хулиан Б.; Сингх, Раджив; Тахистов Владимир; Цай, Ю-Дай (1 августа 2023 г.). «Первичная черная дыра, темная материя». Физика Темной Вселенной . 41 : 101231. arXiv : 2203.08967 . Бибкод : 2023PDU....4101231B . дои : 10.1016/j.dark.2023.101231 . ISSN 2212-6864 . S2CID 247518939 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эспиноза, младший; Ракко, Д.; Риотто, А. (23 марта 2018 г.). «Космологическая подпись нестабильности вакуума Хиггса стандартной модели: первичные черные дыры как темная материя». Письма о физических отзывах . 120 (12): 121301. arXiv : 1710.11196 . Бибкод : 2018PhRvL.120l1301E . doi : 10.1103/PhysRevLett.120.121301 . ПМИД 29694085 . S2CID 206309027 .
- ^ Перейти обратно: а б с Клессе, Себастьян; Гарсиа-Беллидо, Хуан (2018). «Семь советов о темной материи первичной черной дыры». Физика Темной Вселенной . 22 : 137–146. arXiv : 1711.10458 . Бибкод : 2018PDU....22..137C . дои : 10.1016/j.dark.2018.08.004 . S2CID 54594536 .
- ^ Перейти обратно: а б с Кашлинский А. (23 мая 2016 г.). «Обнаружение гравитационных волн LIGO, первичные черные дыры и анизотропия космического инфракрасного фона в ближнем ИК-диапазоне» . Астрофизический журнал . 823 (2): Л25. arXiv : 1605.04023 . Бибкод : 2016ApJ...823L..25K . дои : 10.3847/2041-8205/823/2/L25 . ISSN 2041-8213 . S2CID 118491150 .
- ^ Перейти обратно: а б Карр, Би Джей; Клессе, С.; Гарсиа-Беллидо, Дж.; Хокинс, миссис; Кюнель, Ф. (26 февраля 2024 г.). «Наблюдательные данные о первичных черных дырах: позитивистская точка зрения» . Отчеты по физике . 1054 : 1–68. arXiv : 2306.03903 . Бибкод : 2024PhR..1054....1C . дои : 10.1016/j.physrep.2023.11.005 . ISSN 0370-1573 . См. рисунок 39.
- ^ «Новые исследования показывают, что черные дыры размером с атом, существовавшие на заре времен, могли пожирать звезды изнутри» . Живая наука . 21 декабря 2023 г.
- ^ Беллинджер, Эрл П.; Каплан, Мэтт Э.; Рю, Тэхо; Боллимпалли, Дипика; Болл, Уоррик Х.; Кюнель, Флориан; Фармер, Р.; Де Минк, SE; Кристенсен-Дальсгаард, Йорген (2023). «Модели эволюции Солнца с центральной черной дырой» . Астрофизический журнал . 959 (2): 113. arXiv : 2312.06782 . Бибкод : 2023ApJ...959..113B . дои : 10.3847/1538-4357/ad04de .
- ^ Карр, Би Джей; Хокинг, Юго-Запад (2004). «Черные дыры в ранней Вселенной» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 168 (2): 399–416. arXiv : astro-ph/0407207 . Бибкод : 1974MNRAS.168..399C . дои : 10.1093/mnras/168.2.399 .
- ^ дель Барко, Оскар (2021). «Происхождение тепловых гамма-всплесков из первичных черных дыр» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 506 (1): 806–812. arXiv : 2007.11226 . Бибкод : 2021MNRAS.506..806B . дои : 10.1093/mnras/stab1747 .
- ^ Овердуин, Дж. М.; Вессон, PS (ноябрь 2004 г.). «Темная материя и фоновый свет». Отчеты по физике . 402 (5–6): 267–406. arXiv : astro-ph/0407207 . Бибкод : 2004PhR...402..267O . doi : 10.1016/j.physrep.2004.07.006 . S2CID 1634052 .
- ^ Клессе, С.; Гарсия-Беллидо, Дж. (2015). «Массивные первичные черные дыры от гибридной инфляции как темная материя и семена галактик». Физический обзор D . 92 (2): 023524. arXiv : 1501.07565 . Бибкод : 2015PhRvD..92b3524C . doi : 10.1103/PhysRevD.92.023524 . hdl : 10486/674729 . S2CID 118672317 .
- ^ Сокол, Джошуа (23 сентября 2020 г.). «Физики утверждают, что темной материей могут быть черные дыры, образовавшиеся в результате Большого взрыва» . Журнал Кванта . Проверено 06 сентября 2021 г.
- ^ Али-Хаймуд, Ясин; Ковец, Эли Д.; Камионковски, Марк (19 декабря 2017 г.). «Скорость слияния двойных систем первичных черных дыр». Физический обзор D . 96 (12): 123523. arXiv : 1709.06576 . Бибкод : 2017PhRvD..96l3523A . дои : 10.1103/PhysRevD.96.123523 . ISSN 2470-0010 . S2CID 119419981 .
- ^ Джедамзик, Карстен (14 сентября 2020 г.). «Темная материя первичной черной дыры и наблюдения LIGO/Virgo» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 2020 (9): 022. arXiv : 2006.11172 . Бибкод : 2020JCAP...09..022J . дои : 10.1088/1475-7516/2020/09/022 . ISSN 1475-7516 . S2CID 219956276 .
- ^ Берд, С.; Чолис, И. (2016). «Обнаружил ли LIGO темную материю?». Письма о физических отзывах . 116 (20): 201301. arXiv : 1603.00464 . Бибкод : 2016PhRvL.116t1301B . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.201301 . ПМИД 27258861 . S2CID 23710177 .
- ^ Перейти обратно: а б Клессе, С.; Гарсия-Беллидо, Дж. (2017). «Классификация массивных первичных черных дыр как темной материи: измерение их массового распределения с помощью Advanced LIGO». Физика Темной Вселенной . 10 (2016): 142–147. arXiv : 1603.05234 . Бибкод : 2017PDU....15..142C . дои : 10.1016/j.dark.2016.10.002 . S2CID 119201581 .
- ^ Сасаки, М.; Суяма, Т.; Танаки, Т. (2016). «Сценарий первичной черной дыры для гравитационно-волнового события GW150914». Письма о физических отзывах . 117 (6): 061101.arXiv : 1603.08338 . Бибкод : 2016PhRvL.117f1101S . doi : 10.1103/PhysRevLett.117.061101 . ПМИД 27541453 . S2CID 7362051 .
- ^ «Обнаружил ли детектор гравитационных волн темную материю?» . Университет Джонса Хопкинса . 15 июня 2016 г. Проверено 20 июня 2015 г.
- ^ Халуэй, Э.; Годси, Х.; Рахвар, С.; Абеди, Дж. (2 апреля 2021 г.). «Возможность первичных черных дыр как источника гравитационно-волновых событий в усовершенствованном детекторе LIGO» . Физический обзор D . 103 (8): 084001. arXiv : 2011.02772 . Бибкод : 2021ФРвД.103х4001К . doi : 10.1103/PhysRevD.103.084001 . S2CID 226254110 .
- ^ Кашлинский, А. (2016). «Обнаружение гравитационных волн LIGO, первичные черные дыры и анизотропия космического инфракрасного фона в ближнем ИК-диапазоне» . Астрофизический журнал . 823 (2): Л25. arXiv : 1605.04023 . Бибкод : 2016ApJ...823L..25K . дои : 10.3847/2041-8205/823/2/L25 . S2CID 118491150 .
- ^ Монтеро-Камачо, Пауло; Фанг, Сяо; Васкес, Габриэль; Сильва, Макана; Хирата, Кристофер М. (23 августа 2019 г.). «Пересмотр ограничений на первичные черные дыры астероидной массы как кандидатов на темную материю». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2019 (8): 031. arXiv : 1906.05950 . Бибкод : 2019JCAP...08..031M . дои : 10.1088/1475-7516/2019/08/031 . ISSN 1475-7516 . S2CID 189897766 .
- ^ Шольц, Дж.; Анвин, Дж. (2019). Что, если Планета 9 — это Первичная черная дыра? Физика высоких энергий - Феноменология (Доклад). arXiv : 1909.11090 .
- ^ Андерсон, Д.; Хант, Б. (5 декабря 2019 г.). «Почему астрофизики считают, что в нашей солнечной системе есть черная дыра» . Бизнес-инсайдер . Проверено 7 декабря 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б Инман, Дерек; Али-Хаймуд, Ясин (17 октября 2019 г.). «Раннее формирование структур в космологии первичных черных дыр» . Физический обзор D . 100 (8): 2–19. arXiv : 1907.08129 . Бибкод : 2019ФРвД.100х3528И . дои : 10.1103/PhysRevD.100.083528 . S2CID 197544796 .
- ^ Перейти обратно: а б Васконен, Вилле; Веэрмяэ, Харди (05 февраля 2021 г.). «Увидел ли НАНОГрав сигнал от формирования первичной черной дыры?» . Письма о физических отзывах . 126 (5): 051303. arXiv : 2009.07832 . Бибкод : 2021PhRvL.126e1303V . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.051303 . ПМИД 33605761 . S2CID 221738943 .
- ^ До свидания, Деннис (24 декабря 2023 г.). «Как создать черную дыру из воздуха. Считалось, что черные дыры возникли в результате коллапса мертвых звезд. Но изображение телескопа Уэбба, показывающее раннюю Вселенную, намекает на альтернативный путь» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 25 декабря 2023 года . Проверено 26 декабря 2023 г.
- ^ Натараджан, Приямвада; и др. (2024). «Первое обнаружение сверхмассивной галактики черной дыры UHZ1: свидетельства образования затравки тяжелой черной дыры в результате прямого коллапса» . Астрофизический журнал . 960 (1): Л1. arXiv : 2308.02654 . Бибкод : 2024ApJ...960L...1N . дои : 10.3847/2041-8213/ad0e76 .
- ^ Кавасаки, Масахиро; Китадзима, Наоя; Янагида, Цутому Т. (18 марта 2013 г.). «Формирование первичных черных дыр на основе модели аксионоподобной кривизны». Физический обзор D . 87 (6): 063519. arXiv : 1207.2550 . Бибкод : 2013PhRvD..87f3519K . дои : 10.1103/PhysRevD.87.063519 . S2CID 119230374 .
- ^ Харада, Т.; Ю, К.-М.; Хори, К. (2013). «Порог образования первичных черных дыр». Физический обзор D . 88 (8): 084051. arXiv : 1309.4201 . Бибкод : 2013PhRvD..88h4051H . doi : 10.1103/PhysRevD.88.084051 . S2CID 119305036 .
- ^ Перейти обратно: а б Капуто, Андреа (10 октября 2019 г.). «Радиационная аксионная инфляция» . Буквы по физике Б. 797 : 134824. arXiv : 1902.02666 . Бибкод : 2019PhLB..79734824C . дои : 10.1016/j.physletb.2019.134824 . ISSN 0370-2693 . S2CID 119263320 .
- ^ Перейти обратно: а б Аллахверди, Рузбе (28 мая 2010 г.). «Разогрев в инфляционной космологии: теория и приложения» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 60 : 27–51. arXiv : 1001.2600 . Бибкод : 2010ARNPS..60...27A . дои : 10.1146/annurev.nucl.012809.104511 . S2CID 59384028 .
- ^ Перейти обратно: а б Мазумдар, Анупам; Уайт, Грэм (25 июня 2019 г.). «Обзор космических фазовых переходов: их значение и экспериментальные признаки» . Отчеты о прогрессе в физике . 82 (7): 076901. arXiv : 1811.01948 . Бибкод : 2019РПФ...82г6901М . дои : 10.1088/1361-6633/ab1f55 . ISSN 0034-4885 . ПМИД 31051483 . S2CID 145022768 .
- ^ Карр, Бернард; Кюнель, Флориан (2 мая 2022 г.). «Первичные черные дыры как кандидаты в темную материю» . Конспекты лекций по физике SciPost : 48. arXiv : 2110.02821 . doi : 10.21468/SciPostPhysLectNotes.48 . S2CID 238407875 . Проверено 13 февраля 2023 г. (См. также прилагаемую слайд-презентацию.
- ^ Карнейро, С.; де Оланда, ПК; Саа, А. (2021). «Нейтринные первичные планковские черные дыры» . Письма по физике . B822 : 136670. Бибкод : 2021PhLB..82236670C . doi : 10.1016/j.physletb.2021.136670 . HDL : 20.500.12733/1987 . ISSN 0370-2693 . S2CID 244196281 .
- ^ Д. Стойкович; К. Фриз и Г. Д. Старкман (2005). «Дыры в стенах: первичные черные дыры как решение космологической проблемы доменной стенки». Физ. Преподобный Д. 72 (4): 045012. arXiv : hep-ph/0505026 . Бибкод : 2005PhRvD..72d5012S . дои : 10.1103/PhysRevD.72.045012 . S2CID 51571886 .
- ^ Д. Стойкович; К. Фриз (2005). «Решение проблемы космологического монополя с помощью черной дыры». Физ. Летт. Б. 606 (3–4): 251–257. arXiv : hep-ph/0403248 . Бибкод : 2005PhLB..606..251S . дои : 10.1016/j.physletb.2004.12.019 . S2CID 119401636 .
- ^ Макки, Мэгги. (2006) NewScientistSpace.com – Спутник может открыть дверь в дополнительное измерение
- ^ Хокинг, Юго-Запад (1977). «Квантовая механика черных дыр». Научный американец . 236 : 34–40. Бибкод : 1977SciAm.236a..34H . doi : 10.1038/scientificamerican0177-34 .
- ^ Али-Хаймуд, Ю.; Камионковски, М. (2017). «Ограничения космического микроволнового фона на аккрецию первичных черных дыр». Физический обзор D . 95 (4): 043534. arXiv : 1612.05644 . Бибкод : 2017PhRvD..95d3534A . дои : 10.1103/PhysRevD.95.043534 . S2CID 119483868 .
- ^ Ерошенко, Юрий (2016). «Всплески плотности темной материи вокруг первичных черных дыр». Письма по астрономии . 42 (6): 347–356. arXiv : 1607.00612 . Бибкод : 2016AstL...42..347E . дои : 10.1134/S1063773716060013 . S2CID 118477620 .
- ^ Бусенна, Софиан М.; Кюнель, Флориан; Олссон, Томми; Визинелли, Лука (2018). «Новые ограничения на смешанные сценарии темной материи первичных черных дыр и вимпов». Журнал космологии и физики астрочастиц . 1807 (7): 003. arXiv : 1712.06383 . Бибкод : 2018JCAP...07..003B . дои : 10.1088/1475-7516/2018/07/003 . S2CID 119402552 .
- ^ Таширо, Х.; Сугияма, Н. (2012). «Влияние первичных черных дыр на колебания 21 см» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 435 (4): 3001. arXiv : 1207.6405 . Бибкод : 2013МНРАС.435.3001Т . дои : 10.1093/mnras/stt1493 . S2CID 118560597 .
- ^ Чолис, И.; Ковец, ЭД; Али-Хаймуд, Ю.; Берд, С.; Камионковски, М.; Муньос, Дж.; Ракканелли, А. (2016). «Эксцентриситет орбит в первичных двойных черных дырах». Физический обзор D . 94 (8): 084013. arXiv : 1606.07437 . Бибкод : 2016PhRvD..94h4013C . дои : 10.1103/PhysRevD.94.084013 . S2CID 119236439 .
- ^ Клессе, Себастьян; Гарсия-Беллидо, Хуан (2016). «Обнаружение фона гравитационных волн от темной материи первичной черной дыры». Физика Темной Вселенной . 18 : 105–114. arXiv : 1610.08479 . Бибкод : 2017PDU....18..105C . дои : 10.1016/j.dark.2017.10.001 . S2CID 73589635 .
- ^ Хриплович И.Б.; Померанский А.А.; Продукт, Н.; Рубан, Г.Ю. (2008). «Можно ли обнаружить прохождение небольшой черной дыры через Землю?». Физический обзор D . 77 (6): 064017. arXiv : 0710.3438 . Бибкод : 2008PhRvD..77f4017K . дои : 10.1103/PhysRevD.77.064017 . S2CID 118604599 .
- ^ Хриплович И.Б.; Померанский А.А.; Продукт, Н.; Рубан, Г.Ю. (2008). «Прохождение маленькой черной дыры через Землю. Можно ли ее обнаружить?». arXiv : 0801.4623 [ hep-ex ].
- ^ «Примитивные черные дыры могут сиять» . Space.com . 26 сентября 2011 г.
- ^ Кесден, Майкл; Ханасоге, Шраван (2011). «Переходные солнечные колебания, вызванные первичными черными дырами». Письма о физических отзывах . 107 (11): 111101. arXiv : 1106.0011 . Бибкод : 2011PhRvL.107k1101K . doi : 10.1103/PhysRevLett.107.111101 . ПМИД 22026654 . S2CID 20800215 .
- ^ Надери, Тайебе; Мехраби, Ахмад; Рахвар, Сохраб (2018). «Обнаружение первичных черных дыр с помощью дифракционного микролинзирования». Физический обзор D . 97 (10): 103507. arXiv : 1711.06312 . Бибкод : 2018PhRvD..97j3507N . дои : 10.1103/PhysRevD.97.103507 . S2CID 118889277 .
- ^ Перейти обратно: а б Птица, Симеон; Альберт, Андреа; Доусон, Уилл; Али-Хаймуд, Ясин; Куган, Адам; Дрлица-Вагнер, Алекс; Фэн, Ци; Инман, Дерек; Иномата, Кейсуке; Ковец, Эли; Кусенко Александр; Леманн, Бенджамин В.; Муньос, Джулиан Б.; Сингх, Раджив; Тахистов Владимир; Цай, Ю-Дай (2023). «Информационный документ Cosmic Frontier Snowmass2021: темная материя первичной черной дыры» . Физика Темной Вселенной . 41 : 101231. arXiv : 2203.08967 . Бибкод : 2023PDU....4101231B . дои : 10.1016/j.dark.2023.101231 . S2CID 247518939 .
- ^ Карр, Бернард; Кюнель, Флориан (19 октября 2020 г.). «Первичные черные дыры как темная материя: последние события» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 70 (1): 355–394. arXiv : 2006.02838 . Бибкод : 2020ARNPS..70..355C . doi : 10.1146/annurev-nucl-050520-125911 . ISSN 0163-8998 . S2CID 118475595 . Проверено 4 сентября 2023 г.
- ^ Линкольн, Дон (13 августа 2022 г.). «Реальна ли темная материя? Многолетняя загадка астрономии» . Большое Думай . Проверено 20 февраля 2023 г.