Крошечная чёрная дыра размером с атомное ядро парит в раскалённом бульоне ранней Вселенной. Обычно такая малютка должна быстро испариться, выпустив энергию, словно капля воды на сковородке. Но если пространство устроено сложнее, чем кажется, и содержит скрытые измерения, всё меняется.
В работе изучена вселенная, где помимо привычных трёх измерений существуют дополнительные, свёрнутые в крошечные кольца. В такой геометрии чёрная дыра той же массы имеет больший горизонт — её «поверхность» шире, а температура ниже. Поэтому она испаряется медленнее, чем её четырёхмерная сестра. Зато излучение вокруг неё никуда не делось: фотоны и частицы падают на дыру, как снег на горячий асфальт, и та начинает расти. Этот процесс становится лавинообразным: чем массивнее дыра, тем сильнее она притягивает вещество, и рост ускоряется.
Авторы просчитали этот сценарий и выяснили: если при рождении Вселенной появилось совсем немного таких дыр — примерно одна на 10⁴⁴ обычных частиц, — то к моменту, когда вещество и излучение сравнялись по влиянию, они могли дорасти до звёздных масс. Именно столько тёмной материи мы наблюдаем сегодня. Раньше считалось, что для этого нужна была бы гораздо большая начальная доля дыр, что плохо вязалось с наблюдениями. Дополнительные измерения снимают это противоречие: дыры не обязаны рождаться гигантами, они могут вырасти уже в процессе.
Такой рост — не просто математический курьёз. Он открывает новый способ объяснить тёмную материю без привлечения неизвестных частиц. Вместо того чтобы искать невидимые кирпичики мироздания, можно допустить, что пространство глубже, а чёрные дыры хитрее, чем мы думали. И тогда тёмная материя — это не загадочное вещество, а россыпь разросшихся первичных дыр, чьи корни уходят в скрытые измерения.
Если бы наша Вселенная имела два дополнительных измерения, чёрная дыра массой с небольшой астероид могла бы вырасти до массы Солнца за время, сравнимое с возрастом Вселенной.
Идея скрытых измерений, где чёрные дыры могут расти до огромных размеров, напоминает мир «Интерстеллара», где герои проходят через кротовую нору, связанную с пятимерным пространством.