Испаряющиеся черные дыры способны рассказать нам о свойствах дополнительных измерений, предсказанных теорией суперструн. Надо лишь хорошенько поискать в радиодиапазоне.
Черные струны: Весточка из молодой Вселенной

Как известно, черная дыра — это объект, чье притяжение насколько велико, что оторваться от него не могут даже частицы света. Черные дыры характеризуются наличием «горизонта событий» — условной границы, вырваться за пределы которой не может ни материя, ни энергия. И все же, в силу некоторых квантовых эффектов черные дыры испускают во внешнее пространство разнообразные элементарные частицы (преимущественно фотоны). Согласно закону сохранения энергии, это излучение должно сопровождаться потерей массы, что накладывает ограничение на время существования черных дыр. Процесс образования частиц и потери массы нарастает лавинообразно, поэтому на заключительном этапе дыра практически взрывается, выделяя в пространство целый океан излучения.

Испарением черных дыр звездной массы пока можно пренебречь — уж слишком незначительны у них потери массы в сравнении с объемами поглощаемого вещества. Другое дело — сверхмалые черные дыры планетарных и субпланетарных масс. К примеру, черная дыра массой 1000 тонн полностью испарится примерно за 8 секунд, выделив при этом энергию, эквивалентную взрыву 10 млн. атомных бомб средней мощности. Многие физики полагают, что такие небольшие черные дыры могли в изобилии образовываться в первые секунды после Большого взрыва в результате флуктуаций распределения материи и гравитационного поля. Подобные черные дыры принято называть первичными. Определенная часть из них должны испаряться и в наше время. Это значит, что при определенной удаче астрономы вполне могут зафиксировать финальную вспышку, сопровождающую испарение черной дыры.

Группа американских ученых под руководством Майкла Кавица (Michael Kavic) пришла к выводу, что наблюдение за подобным событием может послужить неплохой проверкой теории суперструн. Теория эта, в частности, утверждает, что во Вселенной довольно много измерений (сколько именно — зависит от варианта теории), но бόльшая часть этих измерений оказалась «свернута» вскоре после Большого взрыва, из-за чего непосредственное их наблюдение сегодня крайне затруднено. Первичные черные дыры должны были как бы оборачиваться вокруг этих дополнительных измерений, формируя «черные струны». «Это можно представить в виде плоской резинки, намотанной на пожарный шланг, — поясняет Майкл Кавиц. — Но в момент своего испарения черная дыра становится слишком маленькой, чтобы оборачиваться вокруг дополнительного измерения».

По расчетам его группы, в момент своей гибели черная дыра должна обнаруживать присутствие дополнительного измерения, испустив в пространство электромагнитный импульс с весьма специфичными характеристиками. «Мы узнаем его, если нам посчастливится его поймать», — уверяет Майкл Кавиц. Зная частоту импульса, ученые смогут вычислить размер дополнительного измерения, что, в свою очередь, позволит понять, которая из существующих космогонических моделей оказывается ближе всего к истине.

Группа Кавица предлагает искать соответствующий импульс с помощью крупных радиотелескопов, способных отслеживать сразу всю небесную сферу. «Традиционные радиотелескопы фокусируются на очень небольших участках звездного неба, — объясняет Кавиц, — а это значит, что они с большой долей вероятности пропустят то, что мы ищем».

Как бы то ни было, существование таких сверхмалых черных дыр по‑прежнему находится под большим вопросом. «В принципе, подобные объекты возможны, однако в рамках стандартных космогонических моделей они представляются чем-то весьма и весьма экзотическим», — заметил по этому поводу гарвардский астрофизик Ави Лоэб (Avi Loeb).

Популярно об одной из самых сложных и важных концепций современной физики — теории суперструн — читайте в статье «Струнный концерт для Вселенной».

По публикации The New Scientist Space