Всесвіт має п'ятий вимір: вчені розгадали таємницю "вічних" чорних дір
Релікти Великого вибуху мають 5 вимірів (фото: Jeremy Perkins)
Якщо Всесвіт має п’ятий вимір, первинні чорні діри можуть бути довговічнішими - до такого висновку дійшли фізики з коледжу Леман у США. За їхньою моделлю, надзвичайно щільні мікроскопічні чорні діри можуть взаємодіяти з додатковим виміром.
Про це пише РБК-Україна з посиланням на свіже дослідження, що готується до публікації у журналі Physical Review D.
Концепція мембрани та "витік" гравітації
Сучасна теоретична фізика розглядає спостережуваний Всесвіт як чотиривимірну мембрану (брейн), розміщену всередині ще більшого простору.
Як це працює?
Обмеження матерії: елементарні частинки утримуються на мембрані й не можуть залишити межі чотиривимірного простору.
Масштаб додаткового виміру: передбачається, що п'ятий вимір існує у згорнутому (компактифікованому) стані й має розмір близько одного мікрона.
Поведінка гравітації: якщо розмір горизонту подій чорної діри менший за один мікрон, її гравітаційне поле поширюється у п'ятий вимір, перетворюючи об'єкт на п'ятивимірний.
Механізми формування у ранньому Всесвіті
На відміну від чорних дір зоряної маси, первинні чорні діри утворилися у перші частки секунди після Великого вибуху з надщільних ділянок матерії.
Вчені розрахували два основні сценарії їхнього виникнення.
Швидкі фазові переходи: під час стрімкого охолодження раннього Всесвіту утворювалися ділянки з високою щільністю.
Розрахунки підтвердили, що сформовані таким чином чотиривимірні чорні діри були б нестабільними й через так звану нестабільність Ґреґорі - Лафламма швидко трансформувалися б у п'ятивимірні.
Колапс космічних струн: гіпотетичні дефекти простору-часу утворювали петлі, які стискалися під власною напругою.
У моделі темного виміру первинні чорні діри від таких струн від початку народжуються п'ятивимірними.
Вплив на тривалість життя космічних об'єктів
Вихід у додатковий вимір суттєво змінює фізичні властивості та еволюцію чорної діри.
Як саме?
Уповільнення випаровування: через випромінювання Гокінга чорні діри поступово втрачають масу.
Проте п'ятивимірні об'єкти випаровуються значно повільніше за чотиривимірні аналоги, завдяки чому частина з них могла дожити до нашого часу.
Щоби розуміти весь мастштаб, зауважимо, що вік Всесвіту становить 13,8 млрд років.
Пояснення аномальних сигналів: науковці припускають, що фінальний спалах випаровування п'ятивимірної чорної діри міг спричинити реєстрацію високоенергетичного нейтрино обсерваторією KM3NeT без супутнього фотонного випромінювання.
Релікти початку часів: у разі виявлення хоча б однієї первинної чорної діри фізики отримають прямий інструмент для дослідження фізичних процесів та вимірів, які недоступні для безпосереднього спостереження.
