Cтраница 1
Первичные черные дыры с меньшей массой, образовавшиеся ранее 10 - 23 с после начала расширения Вселенной, уже распались к настоящему времени в результате квантового испарения. [1]
Такие первичные черные дыры, образовавшиеся в ранней Вселенной из чрезвычайно больших флуктуации плотности, могут существовать ( как показано в работах Хокинга [164], Карра [37] и др.), но вряд ли черных дыр массами больше массы галактики существует очень много, так как их можно было бы обнаружить, поскольку они разрушали бы галактики. [2]
Образование первичных черных дыр могло происходить в ЭПОХУ, когда, согласно принятым в настоящее время моделям в теории элементарных частиц, помимо гравитационного и электромагнитного возможно существование классических полей иной при роды - скалярных и полей Янга - Миллса. Поэтому при изучении квантовых аспектов физики черных дыр представляется целесообразным рассматривать фоновые поля более широкого класса, включающие такие дополнительные параметры, как магнитный монопольный заряд и цветовые заряды. Оказывается, что поле Керра - Ньюмена допускает естественное обобщение на случай самосогласованных систем полей Эйнштейна - Янга - Миллса и Эйнштейна - Янга - Миллса - Хиггса. Существуют точные решения соответствующих систем уравнений, описывающие черные дыры с метрикой Керра - Ньюмена и янг-миллсовскими и хигг-совыми волосами. В случае системы Эйнштейна - Янга - Миллса - Хиггса эти решения генетически связаны с решениями By - Янга [250], описывающими точечные магнитные монополи и дайоны в пространстве Минковского. [3]
Процессы образования первичных черных дыр с массой, меньшей солнечной, могли происходить лишь в адрон-ную эру, когда средняя плотность вещества была достаточно высока. Первичных черных дыр образуется тем больше, чем больше была амплитуда начальных неоднородное / гей н чем мягче уравнения состояния вещества в момент их образования. Дальнейшая судьба первичных черных дыр зависит от их массы. [4]
Таким образом, все невращающиеся первичные черные дыры, рожденные с массами меньше - 5 - 1014 г, к настоящему времени испарились, а все дыры, рожденные более массивными, должны еще существовать, хотя и их массы уменьшились. [5]
В тринадцатой главе собран материал, относящийся к первичным черным дырам, теории белых дыр и полузамкнутых миров и возможной роли элементарных черных дыр в квантовой гравитации. [6]
Основной вывод, который удается сделать при анализе полученных ограничений на число первичных черных дыр во Вселенной, состоит в том, что в широком диапазоне масштабов неоднородности во Вселенной на ранних стадиях расширения были поразительно малыми. [7]
Процессы образования первичных черных дыр с массой, меньшей солнечной, могли происходить лишь в адрон-ную эру, когда средняя плотность вещества была достаточно высока. Первичных черных дыр образуется тем больше, чем больше была амплитуда начальных неоднородное / гей н чем мягче уравнения состояния вещества в момент их образования. Дальнейшая судьба первичных черных дыр зависит от их массы. [8]
Он, в частности, приводит к испарению первичных черных дыр небольшой массы. [9]
Прежде чем перейти к обсуждению космологических следствий эффекта квантового испарения первичных черных дыр, остановимся ( по необходимости кратко) на основных этапах развития Вселенной. В настоящее время средняя плотность вещества по Вселенной крайне мала. Однако известный факт разбегания галактик указывает на то, что в отдаленном прошлом средняя плотность вещества была гораздо выше. Существование реликтового излучения с температурой 2 7 К свидетельствует в пользу того, что в более ранние времена вещество во Вселенной было сильно нагрето. [10]
Первичные черные дыры с меньшей массой, образовавшиеся ранее 10 - 23 с после начала расширения Вселенной, уже распались к настоящему времени в результате квантового испарения. Первичные черные дыры с массой около 5 - 1014 г должны распадаться в настоящее время. [11]
Не успела затихнуть сенсация, вызванная возможным обнаружением черной дыры, как новый неожиданный результат, полученный Хокингом ( 1974, 1975), снова привлек внимание физиков к черным дырам. Оказалось, что неустойчивость вакуума в сильном гравитационном поле черной дыры приводит к тому, что черные дыры являются источником излучения, и если их масса мала, они могли бы успеть распасться за время, меньшее времени жизни Вселенной. Обнаружение первичных черных дыр или доказательство отсутствия их или продуктов их распада позволяет в принципе получить ценную информацию о физических процессах, происходивших во Вселенной в то время. [12]
Процессы образования первичных черных дыр с массой, меньшей солнечной, могли происходить лишь в адрон-ную эру, когда средняя плотность вещества была достаточно высока. Первичных черных дыр образуется тем больше, чем больше была амплитуда начальных неоднородное / гей н чем мягче уравнения состояния вещества в момент их образования. Дальнейшая судьба первичных черных дыр зависит от их массы. [13]
Для возникновения первичных черных дыр нужны специфические условия. Лифшиц ( 1946) показал, что малые возмущения в однородной изотропной горячей Вселенной ( с уравнением состояния материи р е / 3) не могут приводить к образованию больших неоднородностей. Для образования первичных черных дыр необходимо, чтобы в метрике, описывающей Вселенную, с самого начала расширения были большие отклонения от однородности ( т.е. гравитационное поле было сильно неоднородным), хотя распределение плотности вещества по пространству было однородным при приближении к началу космологического расширения. [14]
Гравитационный радиус шварцшильдовой черной дыры с массой 1015 г имеет порядок комптоновской длины волны протона 10 - 13 см, и взаимодействие таких дыр с веществом должно носить существенно квантовый характер. Более того, сами черные дыры такого масштаба являются квантовыми объектами в том смысле, что в гравитационном поле этих дыр должно происходить интенсивное рождение частиц из вакуума. Как следует из оценок [239] и более точных вычислений [96, 240, 241], первичная черная дыра массы 5 - Ю14 г должна к настоящему моменту времени исчезнуть, испуская нейтрино, фотоны, гравитоны, а также массивные частицы. [15]