Написано Согласно новым теоретическим расчётам, чёрная дыра с массой порядка 40 тонн может стабильно существовать внутри плотной звезды, избегая мгновенного испарения за счёт постоянного притока тёмной материи. Работа демонстрирует, что при определённых обстоятельствах даже столь крошечные объекты способны противостоять квантовому испарению и постепенно набирать массу.
Традиционные модели предсказывают: чем меньше чёрная дыра, тем интенсивнее она теряет энергию. Ещё в 1974 году Стивен Хокинг доказал, что чёрные дыры не абсолютно «чёрные» — квантовые эффекты заставляют их излучать частицы, что получило название излучения Хокинга. Для миниатюрных чёрных дыр этот эффект становится критическим. К примеру, первичная чёрная дыра массой около 10¹² килограммов теоретически могла просуществовать с момента зарождения Вселенной до наших дней. Более лёгкие объекты, возникшие в ранней Вселенной, к настоящему времени должны были полностью испариться.
Однако авторы исследования рассмотрели альтернативный сценарий — формирование микроскопических чёрных дыр непосредственно внутри компактных звёзд, таких как белые карлики и нейтронные звёзды. Согласно их гипотезе, сверхмассивные частицы тёмной материи могут постепенно захватываться подобными звёздами. Если эти частицы не аннигилируют при столкновениях, они накапливаются в звёздном ядре, образуя зону экстремальной плотности. Со временем эта зона коллапсирует, порождая небольшую чёрную дыру прямо в центре звезды. Такие объекты учёные называют эндопаразитическими чёрными дырами — то есть чёрными дырами, паразитирующими внутри другого небесного тела.
После рождения такая чёрная дыра оказывается в ситуации постоянного противоборства двух сил. С одной стороны, она непрерывно теряет массу из-за излучения Хокинга. С другой — поглощает окружающее звёздное вещество и продолжает захватывать частицы тёмной материи. Именно этот приток энергии способен переломить ситуацию. Расчёты показывают, что при благоприятных условиях чёрная дыра с начальной массой около 40 тонн не только не испарится, но и начнёт расти.
Ключевую роль играет концентрация тёмной материи в окрестностях звезды. Если её не учитывать, критическая масса для выживания чёрной дыры оказывается значительно выше. Когда рассматривается только поглощение обычного звёздного вещества и потери на излучение Хокинга, критическая масса в отдельных случаях достигает примерно 10¹⁰ килограммов. Однако постоянный приток тёмной материи существенно снижает этот порог. Для белого карлика, расположенного в галактическом диске (где находится наша Солнечная система), расчёты дают критическую начальную массу около 10 тысяч тонн. В центральной части Галактики, где плотность тёмной материи выше, этот показатель падает примерно до 40 тонн. Для нейтронной звезды в богатой тёмной материей области галактического центра критическая масса составляет около 600 тонн.
Исследователи особо отмечают: речь не идёт об обнаружении конкретной 40-тонной чёрной дыры. Это теоретическая возможность — при определённых параметрах такой объект может иметь положительный массовый баланс, то есть поглощать больше вещества, чем терять. Если этот процесс продлится достаточно долго, чёрная дыра будет постепенно увеличиваться и в перспективе полностью преобразит свою звезду-хозяина, превратив её в чёрную дыру.
Работа также предлагает использовать сами звёзды в качестве естественных детекторов тёмной материи. Если бы определённые типы частиц тёмной материи слишком активно порождали растущие чёрные дыры внутри звёзд, многие древние белые карлики и миллисекундные пульсары попросту не смогли бы просуществовать миллиарды лет. Следовательно, сам факт существования старых компактных звёзд позволяет учёным накладывать ограничения на свойства гипотетических частиц тёмной материи и оценивать интенсивность их взаимодействия с обычным веществом.
Авторы подчёркивают, что на результаты могут влиять дополнительные факторы, включая вращение звезды и её магнитное поле. Эти эффекты предстоит учесть в более совершенных моделях. Тем не менее, исследование наглядно демонстрирует: окружающая среда способна кардинально изменить судьбу даже самых крошечных чёрных дыр. Объект, обречённый на быстрое испарение в пустом космосе, внутри плотной звезды обретает источник питания и получает шанс на рост.
*****