Ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» предложили решение загадки происхождения первичных черных дыр, которые должны образовываться не при коллапсе массивных звезд, а из сверхплотной материи на ранней стадии существования Вселенной. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review D. Кратко о научной работе рассказывается в пресс-релизе на сайте Годнауки.рф.
Российские исследователи рассмотрели одну из моделей, согласно которой массивные первичные черные дыры возникают в результате коллапса замкнутых доменных стенок — гипотетических границ между доменами, появляющимися при эволюции поля, связанного с аксионоподобной частицей (ALP). Аксионоподобные частицы представляют собой семейство аксионов с широко варьирующими свойствами и призваны объяснить сильную проблему CP-нарушения в физике фундаментальных частиц.
Домены, связанные с ALP-полем, существовали в период очень быстрого расширения (инфляции) Вселенной. Оказалось, что модель коллапса таких доменов не противоречит данным, полученным консорциумом астрономов NANOGrav при наблюдениях за гравитационными волнами. Как пишут авторы работы, эволюция достаточно больших замкнутых доменных стенок может завершиться формированием червоточин, уходящих в дочерние вселенные. Такая червоточина, в свою очередь, может выступать в качестве массивной первичной черной дыры, возникшей тогда, когда еще не было звезд.
Сильной проблемой CP-нарушения называют феномен, заключающийся в отсутствии нарушения CP-симметрии в квантовой хромодинамике (КХД), которая описывает сильные взаимодействия между элементарными частицами. CP-симметрия, также называемая комбинированной четностью, постулирует сохранность (инвариантность) физических законов при замене частицы на соответствующую античастицу и одновременной замене рассматриваемой системы на ее зеркальное отображение. При этом известно, что CP-симметрия нарушается при электрослабых взаимодействиях. В КХД отсутствие нарушения, согласно теории Печчеи-Квинн, обеспечивается динамическим полем, которому соответствует частица аксион.