Почему чёрные дыры-малыши не устроили гравитационный концерт ⚡ экспресс
Испарение лёгких первичных чёрных дыр (ПЧД) могло бы создать стохастический гравитационно-волновой фон. В пределе одинаковых масс их одновременное испарение вызывает резкий переход от материи к излучению, порождая так называемый сигнал Полтергейст, который считался доминирующим. Рассмотрен неустранимый разброс масс, следующий из гравитационного коллапса в общей теории относительности, с инфракрасным хвостом распределения ∝ M^{3.78}. Показано, что даже эта минимальная ширина сглаживает нагрев настолько, что подавляет фон Полтергейст на порядки — до уровня скалярно-индуцированного сигнала, возникающего в раннюю материальную эпоху. Проведено полное разложение скалярно-индуцированного спектра на восемь каналов рождения; ни один, кроме связанного с формированием ПЧД, не достигает ни предела ΔN_eff, ни прогнозируемой чувствительности будущих детекторов гравитационных волн. Это вновь открывает области параметров ультралёгких ПЧД, ранее считавшиеся исключёнными по данным ограничениям.
В ранней Вселенной возникали первичные чёрные дыры — объекты не больше атома, но с массой горы. Они постепенно испаряются и перед исчезновением должны создавать гравитационные волны — рябь пространства-времени. Если бы все они были одинаковы, то лопались бы одновременно, как зёрна попкорна: грохот вышел бы оглушительный.
Но физика не любит единообразия. Согласно Стивену Хокингу, даже у дыр-близнецов неизбежен крошечный разброс масс. Разница меньше процента меняет всё: дыры испаряются не хором, а поодиночке. Гравитационный «концерт» превращается в едва слышное потрескивание. Этот слабый сигнал почти теряется на фоне других космических шумов, и именно это открытие реабилитирует первичные чёрные дыры как кандидатов на роль тёмной материи. Примечательно: из всего гравитационного спектра лишь часть, связанная с рождением дыр, имеет шанс быть пойманной — но даже этот шёпот способен выдать присутствие невидимой массы.
🎯 Одинаковая масса всех первичных чёрных дыр породила бы гравитационный «рёв» мощностью с Большой взрыв. Но природа предпочла шёпот.