Чёрные дыры теряют массу подобно тому, как вода испаряется из ведра, оставленного на солнце, — этот процесс, известный как излучение Хокинга, был теоретически предсказан Стивеном Хокингом. Однако крошечные первичные чёрные дыры, возникшие вскоре после Большого взрыва, демонстрируют иное поведение: когда они испаряются до половины своей первоначальной массы, включается своеобразный эффект памяти — будто ведро само накрывается крышкой, замедляя дальнейшую потерю. Этот эффект связан с мерой беспорядка — энтропией, — которую для чёрных дыр впервые рассчитал Якоб Бекенштейн.

Ранее считалось, что такая «крышка» захлопывается мгновенно при достижении половинной массы. Новое компьютерное моделирование позволило физикам детально воспроизвести плавный переход: они рассмотрели два сценария того, как скорости испарения могут комбинироваться — складываться или перемножаться. Сравнив результаты с наблюдательными данными о рождении лёгких элементов в первые минуты после Большого взрыва, учёные установили: в случае сложения скоростей до 10% таких дыр способны пережить эпоху ранней Вселенной и сегодня выступать в роли тёмной материи — таинственной субстанции, проявляющей себя лишь через гравитацию. При перемножении скоростей выживает лишь около 1%.

Ключевая деталь, меняющая общую картину: крошечная чёрная дыра с массой, сравнимой с горой, и размером не больше протона, способна дожить до наших дней исключительно благодаря такой «памяти» о половине массы. Малейший нюанс в характере «забывчивости» — то есть в том, как именно замедляется испарение, — определяет, может ли этот невидимый объект составлять основу материи во Вселенной.