Эволюция микроскопических черных дыр

При соответствующих условиях два волновых пакета элементарных частиц могут в ходе встречного столкновения создать микроколапсар. Возникла дыра по теории должна быть асимметричной, вращаться, вибрировать, иметь электрический заряд и излучать гравитационные и электромагнитные волны. При этом коллапсар становится смутным объектом, имеющим только заряд, спин и массу. Впоследствии заряд быстро уходит, когда дыра излучает заряженные частицы. Сначала излучение уносит энергию спинового вращения, так что дыра замедляется и приобретает сферическую форму. В основном излучение исходит вдоль экваториальной плоскости черной дыры. Перестав вращаться, черная дыра характеризуется только массой, которую также относит излучения и массивные частицы, которые выпускаются во всех направлениях.

 

Для изучения природы гипотетических микроколапсарив прежде нужны экспериментальные данные. Одна из возможностей состоит в том, что астрономы могли бы обнаружить первичные черные дыры мильярднотоннои массы по их взрывами, которые должны сопровождаться вспышками гамма-излучения. Однако часть астрофизиков считает, что наблюдение фонового гамма-излучения существенно ограничивает возможное количество таких дыр и их взрывы вблизи нас должны быть настолько редкими, что их практически невозможно обнаружить. Некоторые астрономы придерживаются противоположного мнения, доказывая, что часто наблюдаемые короткие всплески гамма-лучей могут непосредственно касаться испарения первичных черных дыр.

 

В научном мире уже давно обсуждают возможность создания микроколапсарив с помощью ускорителей частиц. Разумеется, для этого нужны сверхмощные агрегаты, способные разгонять элементарные частицы, такие как протоны, до скоростей, предельно близких к скорости света. При этом частицы приобретают огромную кинетической энергии. По знаменитой формуле Эйнштейна эта энергия эквивалентна массе, в десятки тысяч раз превышает массу покоя. Когда две такие частицы сталкиваются, их энергия концентрируется в микроскопической области пространства, вполне может привести к появлению микроколапсара. Пока современные ускорители не достигают энергетической границы для легкого коллапсара. Эта нижняя граница является следствием квантово-механического принципа неопределенности. Поскольку частицы ведут еще и как волны, они рассредоточены в некотором пространстве, который уменьшается по мере увеличения энергии. Это наименьшая область, в которую можно упаковать энергию частицы.

 

За прошедшее время физики поняли, что, вполне возможно, существует обходной вариант для сверхвысоких энергий генерации коллапсаров. Теория струн, одна из основных соперниц квантовой теории гравитации, предсказывает, что пространство имеет более трех измерений. Гравитация, в отличие от других сил, должна распространяться по всем этим измерениям и поэтому чрезвычайно усиливаться на коротких расстояниях. В трехмерном пространстве сила гравитации увеличивается вчетверо за уменьшение расстояния между объектами вдвое. Но в девьятимирному пространстве гравитация стала бы в 256 раз сильнее. Этот эффект мог бы быть существенным, если бы дополнительные измерения пространства были достаточно большими.

 

Но возможна и более сложная конфигурация дополнительных измерений в компактификованому (свернутом) состоянии, которая дает тот же эффект усиления гравитации и наиболее вероятна, если теория струн справедлива. Дополнительный рост гравитации означает, что истинный масштаб энергии, при которой законы квантовой механики и гравитации смыкаются (и может родиться черная дыра), окажется гораздо меньше, чем предполагалось. Несмотря на то что пока нет экспериментальных подтверждений такой возможности, подобная идея может многое прояснить относительно различных теоретических загадок. И если предположение верно, то гигантские адронный коллайдер, что сейчас возводят, вплотную приближаются к плотности энергии, необходимой для рождения черных дыр.