Крошечные чёрные дыры как тёмная материя экспресс

Оригинал: "Asteroid-mass Primordial Black Holes as Dark Matter from Supersymmetry"
· Andrea Boccia, Marco Chianese
arXiv:2604.26005 · 2026-04-28 · CC BY 4.0 · 1 мин
Гипотетические тяжёлые частицы в ранней Вселенной помогли родиться чёрным дырам астероидной массы.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

После Большого взрыва Вселенная напоминала туго надутый шар: давление мешало веществу сжиматься в сгустки. Но гипотетические сверхтяжёлые частицы — своеобразные «тяжеловесы» микромира — на мгновение делали шар менее упругим. Вещество легко сгущалось, и рождались чёрные дыры с массой от миллиарда до миллиарда миллиардов тонн. Размером с атомное ядро, они не излучают свет, однако их общая гравитация управляет движением звёзд и галактик. Расчёты показывают: если такие дыры составляют всю тёмную материю, всё сходится с наблюдениями. А обычная модель даёт слишком мало дыр и уже отвергнута. Неожиданный поворот: эти же крохи могли стать зародышами сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2604.26005

We study the formation of asteroid-mass Primordial Black Holes (PBHs) as a dark matter candidate in supersymmetric extensions of the Standard Model. We show that the presence of heavy particles predicted in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) can lead to a transient softening of the equation of state of the Universe during their non-relativistic transition, enhancing PBH formation. We compute the effective equation of state for different realizations of the MSSM mass spectrum, parametrized by three characteristic mass scales. Assuming a broad and approximately scale-invariant primordial curvature power spectrum, we evaluate the resulting PBH mass functions and compare them with current observational constraints. We find that, for supersymmetric masses above $$\sim 10^5\,\mathrm{GeV}$$, the PBH mass function is significantly enhanced in the asteroid-mass window, allowing PBHs to account for the total dark matter abundance without violating existing bounds. In contrast, within the Standard Model the same configurations lead to PBH mass functions that are observationally excluded. For lighter supersymmetric mass spectra, PBH production is shifted toward masses above $$\sim 10^{22}\,\mathrm{g}$$, which are strongly constrained by microlensing searches, thereby reducing their allowed contribution to the dark matter density.

Чёрная дыра астероидной массы микроскопична: пролетев сквозь Землю, она оставила бы лишь тонкий туннель и вызвала слабые толчки. Шанс такого события крайне мал.

Учёные
Stephen HawkingJacob BekensteinVera RubinFritz ZwickyKarl SchwarzschildSubrahmanyan Chandrasekhar
Понятия
чёрные дыры ранней Вселенной сверхмассивная чёрная дыра асимметричная тёмная материя тёмная звезда поиски частиц за пределами Стандартной модели квазизвезда массовый дефект ядерной реакции теорема об отсутствии волос суперсимметрия предел массы нейтронной звезды асимметрия вещества и антивещества метрика Шварцшильда космическая струна гравастар формирование планетезималей гравитационный атом устойчивость горизонта событий механизм излучения Хокинга рождение частиц критический коллапс