Исследована возможность, что тёмная материя частично или полностью состоит из стабильных планковских реликтов лёгких первичных чёрных дыр (ПЧД), как предсказывает, например, петлевая квантовая гравитация. Выделены феноменологические режимы, включая эпоху доминирования ПЧД с ранним преобладанием материи. Получены новые ограничения: начальное обилие ПЧД легче 10³ кг привело бы к перепроизводству реликтов, что ставит под сомнение модели с квазистабильными остатками. Для ПЧД с массами от 10³ до 10¹² кг продукты хокинговского излучения требуют, чтобы реликты были лишь незначительной примесью. Найден выделенный сценарий для массы около 10³ кг: испарение Хокинга естественно разогревает Вселенную, а реликты составляют всё тёмное вещество, причём начальное обилие ПЧД может варьироваться в широких пределах (10⁻¹⁰…1). Ранняя эпоха доминирования ПЧД усиливает первичные скалярно-индуцированные гравитационные волны, которые могут быть зарегистрированы LIGO/Virgo/KAGRA, Einstein Telescope и LISA. Дополнительные ограничения дают измерения эффективного числа релятивистских степеней свободы. Это открывает путь к наблюдательной проверке квантово-гравитационных эффектов в тёмном секторе.
Вселенную наполняет невидимая тёмная материя. Как капля воды, испаряясь, оставляет кристаллик соли, так и чёрная дыра способна испариться, оставив после себя мельчайший стабильный остаток. Эту идею разработали Стивен Хокинг и Якоб Бекенштейн.
Новое исследование проверило, могли ли такие остатки первичных дыр, родившихся сразу после Большого взрыва, стать тёмной материей. Оказалось, что если лёгких дыр было слишком много, их «соляные крупицы» перепроизводились — космос был бы перенасыщен. Но дыры с массой около тысячи килограммов (как легковой автомобиль) испаряются как раз к нашему времени, попутно нагревая Вселенную, а их остатки точно соответствуют сегодняшней тёмной материи.
Пока эти дыры испарялись, они усиливали случайные колебания плотности, рождая мощный фон гравитационных волн — рябь пространства-времени. Наземные и космические детекторы, в создании которых участвовал Кип Торн, могут уловить это эхо. Если сигнал подтвердится, мы поймём, что тёмная материя — горстка «соли» от древних чёрных дыр.
🎯 Первичные чёрные дыры могут весить как гора, а размером быть меньше атома.