Первичная черная дыра

Гипотетическая черная дыра образовалась вскоре после Большого взрыва

Формирование Вселенной без (вверху) и с (внизу) первичными черными дырами

В космологии первичные черные дыры ( ПЧД ) — это гипотетические черные дыры , которые образовались вскоре после Большого взрыва . В инфляционную эпоху и во Вселенной, где доминировало излучение , чрезвычайно плотные карманы субатомной материи могли быть плотно упакованы до точки гравитационного коллапса , создавая первичные черные дыры без сжатия сверхновой, которое обычно необходимо для создания черных дыр сегодня. Поскольку создание первичных черных дыр предшествовало появлению первых звезд, они не ограничиваются узким диапазоном масс звездных черных дыр .

В 1966 году Яков Зельдович и Игорь Новиков впервые предположили существование таких черных дыр, ^[1] а первое углубленное исследование было проведено Стивеном Хокингом в 1971 году. ^[2] Однако их существование остается гипотетическим. В сентябре 2022 года некоторые исследователи предложили первичные черные дыры для объяснения неожиданных очень больших ранних галактик, обнаруженных космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). ^{[3] [4]}

PBH долгое время считались возможными важными, если не почти исключительными компонентами темной материи , ^{[5] [6] [7] [8]} последняя точка зрения была подкреплена как гравитационными волнами интерферометра LIGO / Virgo , так и наблюдениями JWST. ^{[9] [10]} Ранние ограничения на PBH как темную материю обычно предполагали, что большинство черных дыр будут иметь схожую или одинаковую («монохроматическую») массу, что было опровергнуто результатами LIGO/Virgo, ^{[11] [12] [13]} и дальнейшие предположения о том, что фактическое распределение массы черных дыр в целом является платикуртовым, были очевидны из наблюдений JWST ранних крупных галактик. ^{[9] [10]} Недавние анализы согласуются, предполагая широкое распределение массы с модой около одной солнечной массы . ^[14]

Многие PBH могут иметь массу астероида, но быть размером с атом водорода и перемещаться с огромной скоростью, и одна из них, вероятно, будет находиться в пределах солнечной системы в любой момент времени. Скорее всего, такие PBH пролетят сквозь звезду «как пуля», не оказав на нее существенного влияния. Однако те, которые движутся медленно, имеют шанс быть захваченными звездой. ^[15] Стивен Хокинг предположил, что наше Солнце может быть пристанищем для такой PBH. ^[16]

История

В зависимости от модели, первичные черные дыры могут иметь начальные массы в диапазоне от10 ⁻⁸  кг ^[17] (так называемые реликты Планка) до более чем тысяч солнечных масс. Однако первичные черные дыры, изначально имеющие массу ниже10 ¹¹  кг не сохранились бы до наших дней из-за излучения Хокинга , которое вызывает полное испарение за время, намного меньшее, чем возраст Вселенной. ^[18] Первичные черные дыры не являются барионными , ^[19] и, как таковые, являются вероятными кандидатами на темную материю . ^{[10] [5] [11] [12] [8] [13] [9]} Первичные черные дыры также являются хорошими кандидатами на роль зародышей сверхмассивных черных дыр в центре массивных галактик, а также черных дыр промежуточной массы . ^{[20] [3] [4]}

Первичные черные дыры принадлежат к классу массивных компактных гало-объектов (MACHO). Они, естественно, являются хорошими кандидатами на роль темной материи: они (почти) бесстолкновительны и стабильны (если достаточно массивны), имеют нерелятивистские скорости и образуются очень рано в истории Вселенной (обычно менее чем через одну секунду после Большого взрыва ). ^[21] Тем не менее, критики утверждают, что были установлены жесткие ограничения на их распространенность из различных астрофизических и космологических наблюдений, которые исключают, что они вносят значительный вклад в темную материю в большей части вероятного диапазона масс. ^[22] Однако новые исследования снова предоставили возможность, согласно которой эти черные дыры будут находиться в скоплениях с первичной черной дырой массой 30 солнечных в центре. ^[23]

Моделирование столкновения двух черных дыр

В марте 2016 года, через месяц после объявления об обнаружении Advanced LIGO/VIRGO гравитационных волн, испускаемых при слиянии двух черных дыр массой 30 солнечных (около6 × 10 ³¹  кг ), три группы исследователей независимо друг от друга предположили, что обнаруженные черные дыры имеют первичное происхождение. ^{[24] [25] [26] [27]} Две из групп обнаружили, что скорости слияния, выведенные LIGO, согласуются со сценарием, в котором вся темная материя состоит из первичных черных дыр, если незначительная их доля каким-то образом сгруппирована внутри гало, таких как слабые карликовые галактики или шаровые скопления , как ожидается стандартной теорией формирования космических структур . Третья группа утверждала, что эти скорости слияния несовместимы со сценарием полностью темной материи и что первичные черные дыры могут составлять лишь менее одного процента от общей темной материи. Неожиданно большая масса черных дыр, обнаруженных LIGO, сильно возродила интерес к первичным черным дырам с массами в диапазоне от 1 до 100 солнечных масс. До сих пор ведутся споры о том, исключается ли этот диапазон другими наблюдениями, такими как отсутствие микролинзирования звезд ^[28] , анизотропия космического микроволнового фона , размер слабых карликовых галактик и отсутствие корреляции между рентгеновскими и радиоисточниками в направлении галактического центра.

В мае 2016 года Александр Кашлинский предположил, что наблюдаемые пространственные корреляции в неразрешенном гамма- и рентгеновском фоновом излучении могут быть обусловлены первичными черными дырами с похожими массами, если их распространенность сопоставима с распространенностью темной материи. ^[29]

В августе 2019 года было опубликовано исследование, открывающее возможность создания всей темной материи из первичных черных дыр массой астероида (3,5 × 10−17 ^– 4 × 10−12 ^{солнечных} масс или 7 × ¹⁰¹³ – 8 × ^{1018 кг) [30]} .

В сентябре 2019 года в докладе Джеймса Анвина и Якуба Шольца была высказана идея о возможности существования первичной черной дыры (ПЧД) с массой 5–15  M _E (масс Земли), что примерно равно диаметру теннисного мяча , в расширенном поясе Койпера, что объясняет орбитальные аномалии, которые, как предполагается, являются результатом существования 9-й планеты в Солнечной системе. ^{[31] [32]}

В октябре 2019 года Дерек Инман и Ясин Али-Хаймуд опубликовали статью, в которой они обнаружили, что нелинейные скорости, возникающие при формировании структуры, слишком малы, чтобы существенно повлиять на ограничения, возникающие из-за анизотропии реликтового излучения ^[33].

В сентябре 2021 года коллаборация NANOGrav объявила, что они обнаружили низкочастотный сигнал, который можно отнести к гравитационным волнам и потенциально может быть связан с PBH. ^[34]

В сентябре 2022 года первичные черные дыры были использованы для объяснения неожиданных очень больших ранних галактик (с большим красным смещением ), обнаруженных космическим телескопом Джеймса Уэбба . ^{[3] [4]}

26 ноября 2023 года впервые было получено свидетельство существования сверхмассивной черной дыры ( OBG ), которая является результатом «образования зародыша тяжелой черной дыры в результате прямого коллапса», альтернативного способа создания черной дыры, отличного от коллапса мертвой звезды. Это открытие было сделано в ходе исследований UHZ1 , очень ранней галактики , содержащей квазар , рентгеновской обсерваторией Чандра и космическим телескопом Джеймса Уэбба . ^{[35] [36]}

В 2024 году обзор Бернарда Карра и его коллег пришел к выводу, что ПЧД образовались в эпоху квантовой хромодинамики (КХД) до 10 ^-5 секунд после Большого взрыва, что привело к сегодняшнему широкополосному распределению масс «с рядом отчетливых пиков, наиболее заметный из которых находится примерно на одной солнечной массе» ^{[14] .}

Формирование

Первичные черные дыры, возможно, образовались в результате коллапса сверхплотных областей в инфляционной или ранней Вселенной, в которой доминировало излучение. ^[37]

Первичные черные дыры могли образоваться в очень ранней Вселенной (менее чем через секунду после Большого взрыва) во время инфляционной эры или в очень ранней эре доминирования излучения . Основным ингредиентом для образования первичной черной дыры является флуктуация плотности Вселенной, вызывающая ее гравитационный коллапс. Обычно для образования черной дыры требуются контрасты плотности (где — плотность Вселенной). ^[38] ${\displaystyle \delta \rho /\rho \sim 0.1}$ ${\displaystyle \rho }$

Механизмы производства

Существует несколько механизмов, способных создавать такие неоднородности в контексте космической инфляции (в гибридных моделях инфляции). Вот некоторые примеры:

Инфляция аксиона

Инфляция аксиона — это теоретическая модель, в которой аксион действует как поле инфлатона . Из-за периода времени, в который он создан, поле колеблется при своей минимальной потенциальной энергии. Эти колебания ответственны за флуктуации плотности энергии в ранней Вселенной. ^[39]

Разогрев

Повторный нагрев — это переходный процесс между инфляционным и горячим, плотным, с доминированием излучения периодом. В это время поле инфлатона распадается на другие частицы. Эти частицы начинают взаимодействовать, чтобы достичь теплового равновесия . Однако, если этот процесс не завершен, он создает флуктуации плотности, и если они достаточно велики, они могут быть ответственны за образование PBH. ^[40]

Космологические фазовые переходы

Космологические фазовые переходы могут вызывать неоднородности разными способами в зависимости от конкретных деталей каждого перехода. Например, один механизм связан с коллапсом сверхплотных областей, которые возникают в результате этих фазовых переходов, в то время как другой механизм включает в себя высокоэнергетические частицы, которые производятся в ходе этих фазовых переходов, а затем проходят через гравитационный коллапс, образуя PBH. ^[41]

Подразумеваемое

Проблема темной материи

Проблема темной материи, предложенная в 1933 году швейцарско-американским астрономом Фрицем Цвикки , относится к тому факту, что ученые до сих пор не знают, какую форму принимает темная материя. PBH может решить эту проблему несколькими способами. Во-первых, если PBH составляли всю или значительную часть темной материи во Вселенной, это могло бы объяснить гравитационные эффекты, наблюдаемые в галактиках и галактических скоплениях. Во-вторых, PBH имеют другие предполагаемые механизмы производства. В отличие от WIMP , они могут испускать гравитационные волны, которые взаимодействуют с обычной материей. Наконец, открытие PBH могло бы объяснить некоторые из наблюдаемых эффектов гравитационного линзирования, которые не могли возникнуть из обычной материи. Хотя доказательства того, что первичные черные дыры могут представлять собой темную материю, не являются окончательными по состоянию на 2023 год, такие исследователи, как Бернард Карр и другие, являются ярыми сторонниками. ^{[9] [10] [42] [11] [12] [8] [13] [5] [43]}

Формирование галактики

Поскольку первичные черные дыры не обязательно должны быть маленькими (они могут иметь любой размер), они могли способствовать формированию галактик , например, более ранних, чем ожидалось. ^{[3] [4]}

Космологическая проблема доменной стенки

Космологическая проблема доменной стенки, предложенная в 1974 году советским физиком Яковом Зельдовичем , обсуждала образование доменных стенок во время фазовых переходов ранней Вселенной и то, что могло возникнуть из-за их больших плотностей энергии. PBH могли бы служить решением этой проблемы различными способами. Одним из объяснений может быть то, что PBH могут предотвращать образование доменных стенок из-за того, что они оказывают гравитационные силы на окружающую материю, заставляя ее слипаться и теоретически предотвращая образование указанных стенок. Другое объяснение может заключаться в том, что PBH могут распадаться на доменные стенки; если они были сформированы в ранней Вселенной до PBH, то из-за гравитационных взаимодействий они могли бы в конечном итоге коллапсировать в PBH. Наконец, третье объяснение может заключаться в том, что PBH не нарушают наблюдательных ограничений; если бы были обнаружены PBH в диапазоне масс 10 ¹² -10 ¹³ кг, то они имели бы правильную плотность, чтобы составить всю темную материю во Вселенной без нарушения ограничений, таким образом, проблема доменной стенки не возникла бы. ^[44]

Проблема космологического монополя

Проблема космологического монополя, также предложенная Яковом Зельдовичем в конце 1970-х годов, состояла в отсутствии магнитных монополей в настоящее время. PBH также могут служить решением этой проблемы. Для начала, если магнитные монополи существовали в ранней Вселенной, они могли гравитационно взаимодействовать с PBH и поглощаться, таким образом объясняя их отсутствие. Другое объяснение, связанное с PBH, может заключаться в том, что PBH оказывали гравитационные силы на материю, заставляя ее сгущаться и разбавлять плотность магнитных монополей. ^[45]

Теория струн

Общая теория относительности предсказывает, что самые маленькие первичные черные дыры к настоящему времени испарились бы, но если бы существовало четвертое пространственное измерение  — как предсказывает теория струн  — оно бы повлияло на то, как гравитация действует в малых масштабах, и «довольно существенно замедлило бы испарение». ^[46] По сути, энергия, хранящаяся в четвертом пространственном измерении в виде стационарной волны, придала бы объекту значительную массу покоя, если рассматривать его в обычном четырехмерном пространстве-времени. Это может означать, что в нашей галактике существует несколько тысяч первичных черных дыр. Чтобы проверить эту теорию, ученые будут использовать космический гамма-телескоп Ферми , который был выведен на орбиту НАСА 11 июня 2008 года. Если они обнаружат определенные небольшие интерференционные картины в гамма-всплесках , это может стать первым косвенным доказательством первичных черных дыр и теории струн. ^{[ требуется обновление ]}

Пределы наблюдения и стратегии обнаружения

Различные наблюдения были интерпретированы с целью установления ограничений на распространенность и массу первичных черных дыр:

Время жизни, излучение Хокинга и гамма-лучи: один из способов обнаружения первичных черных дыр или ограничения их массы и распространенности — это их излучение Хокинга . Стивен Хокинг в 1974 году предположил, что большое количество таких меньших первичных черных дыр может существовать в Млечном Пути в области гало нашей галактики . Предполагается, что все черные дыры испускают излучение Хокинга со скоростью, обратно пропорциональной их массе. Поскольку это излучение еще больше уменьшает их массу, черные дыры с очень малой массой будут испытывать неуправляемое испарение, создавая всплеск излучения на конечной фазе, эквивалентный водородной бомбе, дающей миллионы мегатонн взрывной силы. ^[47] Обычная черная дыра (примерно 3 солнечных массы ) не может потерять всю свою массу в течение текущего возраста Вселенной (им потребовалось бы около 10 ⁶⁹ лет, чтобы сделать это, даже без падения какой-либо материи). Однако, поскольку первичные черные дыры не образуются в результате коллапса звездного ядра, они могут быть любого размера. Черная дыра с массой около 10 ¹¹ кг имела бы продолжительность жизни, примерно равную возрасту Вселенной. Если бы такие маломассивные черные дыры были созданы в достаточном количестве во время Большого взрыва, мы могли бы наблюдать взрывы некоторых из тех, которые находятся относительно близко в нашей собственной галактике Млечный Путь . Спутник космического гамма-телескопа Fermi NASA , запущенный в июне 2008 года, был разработан частично для поиска таких испаряющихся первичных черных дыр. Данные Fermi устанавливают предел, согласно которому менее одного процента темной материи может быть образовано первичными черными дырами с массой до 10 ¹³ кг. Испаряющиеся первичные черные дыры также оказали бы влияние на нуклеосинтез Большого взрыва и изменили бы распространенность легких элементов во Вселенной. Однако, если теоретическое излучение Хокинга на самом деле не существует, такие первичные черные дыры было бы чрезвычайно трудно, если не невозможно, обнаружить в космосе из-за их малого размера и отсутствия большого гравитационного влияния.

Температурная анизотропия в космическом микроволновом фоне: аккреция материи на первичные черные дыры в ранней Вселенной должна приводить к впрыску энергии в среду, которая влияет на историю рекомбинации Вселенной. Этот эффект вызывает сигнатуры в статистическом распределении анизотропии космического микроволнового фона (CMB). Наблюдения Планка за CMB исключают, что первичные черные дыры с массами в диапазоне 100–10 ⁴ солнечных масс вносят важный вклад в темную материю, ^[48] по крайней мере в простейшей консервативной модели. До сих пор ведутся споры о том, сильнее или слабее ограничения в более реалистичных или сложных сценариях.

Гамма-сигнатуры от уничтожающейся темной материи: Если темная материя во Вселенной находится в форме слабо взаимодействующих массивных частиц или WIMP, первичные черные дыры аккрецировали бы гало WIMP вокруг себя в ранней Вселенной. ^[49] Аннигиляция WIMP в гало приводит к сигналу в спектре гамма-излучения, который потенциально может быть обнаружен специализированными приборами, такими как космический гамма-телескоп Ферми. ^[50]

В будущем будут установлены новые пределы на основе различных наблюдений:

• Радиотелескоп Square Kilometre Array (SKA) будет исследовать влияние первичных черных дыр на историю реионизации Вселенной из-за впрыскивания энергии в межгалактическую среду, вызванного аккрецией материи на первичные черные дыры. ^[51]
• LIGO, VIRGO и будущие детекторы гравитационных волн обнаружат новые события слияния черных дыр, из которых можно будет реконструировать распределение масс первичных черных дыр. ^[25] Эти детекторы могли бы позволить однозначно различать первичное или звездное происхождение, если будут обнаружены события слияния, включающие черные дыры с массой менее 1,4 солнечных масс. Другим способом было бы измерение большого орбитального эксцентриситета первичных двойных черных дыр. ^[52]
• Детекторы гравитационных волн, такие как космическая антенна лазерного интерферометра (LISA) и массивы пульсарной синхронизации , также будут исследовать стохастический фон гравитационных волн, излучаемых первичными двойными черными дырами, когда они все еще вращаются относительно далеко друг от друга. ^[53]
• Новые открытия слабых карликовых галактик и наблюдения за их центральными звездными скоплениями могут быть использованы для проверки гипотезы о том, что эти структуры, в которых преобладает темная материя, в изобилии содержат первичные черные дыры.
• Мониторинг положения и скорости звезд в пределах Млечного Пути может быть использован для обнаружения влияния близлежащей первичной черной дыры.
• Было высказано предположение ^{[54] [55]} , что небольшая черная дыра, проходящая сквозь Землю, будет производить обнаружимый акустический сигнал. Из-за своего крошечного диаметра и большой массы по сравнению с нуклоном , а также своей относительно высокой скорости, первичная черная дыра просто пройдет мимо Земли практически беспрепятственно, лишь несколько раз ударив по нуклонам, и покинет планету без каких-либо негативных последствий.
• Другим способом обнаружения первичных черных дыр может быть наблюдение за рябью на поверхности звезд. Если черная дыра пройдет сквозь звезду, ее плотность вызовет наблюдаемые вибрации. ^{[56] [57]}
• Мониторинг квазаров в микроволновом диапазоне длин волн и обнаружение волновой оптической особенности гравитационного микролинзирования первичными черными дырами. ^[58]

Учреждения, способные обеспечить измерение PBH

Ни один из этих объектов не ориентирован на прямое обнаружение PBH, поскольку это теоретический феномен, но информация, собранная в каждом соответствующем эксперименте, предоставляет вторичные данные, которые могут помочь обеспечить понимание и ограничения природы PBH. ^[59]

GW-детекторы

• LIGO / VIRGO – Эти детекторы уже накладывают важные ограничения на пределы PBH. Однако они всегда находятся в поиске новых неожиданных сигналов; если они обнаружат черную дыру в диапазоне масс, который не соответствует теории звездной эволюции, это может служить доказательством существования PBH.
• Cosmic Explorer / Телескоп Эйнштейна – Оба этих проекта являются следующим поколением LIGO/VIRGO, они повысят чувствительность в диапазоне 10–100 Гц и позволят исследовать информацию о PBH при более высоких красных смещениях.
• NANOGrav – Это сотрудничество обнаружило стохастический сигнал, но это пока не сертифицированный сигнал гравитационной волны, поскольку квадрупольные корреляции не были обнаружены. Но если это подтвердится, это может служить доказательством субсолнечной массы PBH.
• Лазерная интерферометрическая космическая антенна (LISA) – Как и любой детектор гравитационных волн, LISA имеет большой потенциал для обнаружения PBH. Уникальность LISA заключается в способности обнаруживать экстремальные соотношения масс инспиралей, когда маломассивные черные дыры сливаются с массивными объектами. Благодаря своей чувствительности он также позволит обнаруживать и подтверждать стохастический сигнал NANOGrav.
• Атомный эксперимент AEDGE для исследования темной материи и гравитации в космосе. Этот предлагаемый эксперимент по гравитационным волнам среднего диапазона уникален тем, что позволяет обнаруживать слияния с промежуточным соотношением масс, подобные тем, которые теоретически предполагались во время раннего формирования сверхмассивных черных дыр. Если их обнаружение произойдет, это послужит доказательством существования первичных черных дыр.

Космические телескопы

• Космический телескоп Нэнси Грейс Роман (WFIRST) – Как космический телескоп, WFIRST будет иметь возможность обнаруживать или, по крайней мере, накладывать ограничения на PBH посредством различных типов линзирования, одним из которых является астрометрическое линзирование. Когда объект проходит перед известным источником света, таким как звезда, он слегка (порядка микросекунд дуги) смещает свое положение, и это известно как астрометрическое линзирование.

Обзоры неба

• Обсерватория Веры К. Рубин (LSST) – Это обеспечит возможность прямого измерения функции масс компактных объектов с помощью микролинзирования . Она сможет наблюдать как объекты с малой, так и с большой массой, тем самым накладывая ограничения на обе стороны спектра. LSST также сможет обнаруживать килоновые , у которых отсутствуют сигналы гравитационных волн, что связано с существованием PBH.

Очень большие массивы

• ngVLA – следующее поколение Very Large Array сможет улучшить границы GW на величину текущих ограничений, наложенных NANOGrav. Эта повышенная чувствительность сможет подтвердить природу сигнала GW от NANOGrav. Она также сможет отличить объяснение PBH от других источников.

Обсерватории быстрых радиоимпульсов

• Подобные эксперименты позволяют получить большое количество быстрых радиовсплесков и продвигают статистические меры их линзирования, которые позволят использовать линзы PBH. Вот некоторые примеры:
  • Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME)
  • Интенсивность водорода и анализ в реальном времени eXperiment (HIRAX)
  • АККОРД (преемник ПЕРЕЗВОН)

Телескопы гамма-излучения МэВ

• Поскольку диапазон гамма-излучения МэВ еще не изучен, предлагаемые эксперименты могут наложить более жесткие ограничения на распространенность PBH в диапазоне масс астероидов. Некоторые примеры предлагаемых телескопов включают:
  • AdEPT
  • АМЕГО
  • Всенебесная АСТРОГАМ
  • ГЕККО
  • ГРАММЫ
  • МАСТ
  • ПАНГУ

Гамма-обсерватории ГэВ и ТэВ

• Обзорная обсерватория с широким полем зрения
  • PBH в диапазоне масс ~ 5×10 ¹⁹ солнечных масс будут производить гамма-лучи ТэВ из-за испарения. Поскольку они будут происходить в изотропных всплесках по всему небу, широкоугольные обзорные обсерватории были бы идеальными для их поиска, вот несколько примеров:
    • LAT FGST
    • Эксперимент по исследованию высокогорной воды с черенковским эффектом (HAWC)
    • Южная широкоугольная гамма-обсерватория (SWGO)
• Атмосферные черенковские телескопы
  • Хотя они имеют узкое поле зрения, они имеют большую чувствительность к космическим лучам ТэВ и, таким образом, могут обеспечить верхние пределы плотности скорости всплесков. Некоторые из этих телескопов:
    • Система телескопической решетки с высокоэнергетическим излучением (VERITAS)
    • Основные черенковские телескопы для гамма-съемки атмосферы (MAGIC)  
    • Высокоэнергетическая стереоскопическая система (HESS)
    • Решетка черенковских телескопов (CTA)

Отличие от прямого коллапса черных дыр

Черная дыра прямого коллапса является результатом коллапса необычно плотных и больших областей газа после эпохи доминирования радиации , в то время как первичные черные дыры могли бы возникнуть в результате прямого коллапса энергии, ионизированной материи или и того, и другого в эпоху инфляции или доминирования радиации. ^[60]

Смотрите также

• Первичная гравитационная волна
• Первичные колебания

Ссылки

• SW Hawking, Commun.Math. Phys. 43 (1975) 199: Оригинальная статья, предполагающая существование излучения
• D. Page, Phys. Rev. D13 (1976) 198: Первые подробные исследования механизма испарения
• BJ Carr & SW Hawking, Mon. Not. Roy. Astron. Soc 168 (1974) 399: Описывает связи между первичными черными дырами и ранней Вселенной.
• A. Barrau et al., Astron. Astrophys. 388 (2002) 676, Astron. Astrophys. 398 (2003) 403, Astrophys. J. 630 (2005) 1015: Экспериментальные поиски первичных черных дыр из-за испускаемой антиматерии
• А. Барро и Г. Будуль, Обзорный доклад на Международной конференции по теоретической физике TH2002: Космология с первичными черными дырами
• A. Barrau & J. Grain, Phys. Lett. B 584 (2004) 114: Поиски новой физики (квантовой гравитации) с первичными черными дырами
• P. Kanti, Int. J. Mod. Phys. A19 (2004) 4899: Испаряющиеся черные дыры и дополнительные измерения
• Bird, Simeon; Albert, Andrea; Dawson, Will; Ali-Haimoud, Ali-Haimoud, Yacine; Coogan, Adam; Drlica-Wagner, Alex; Feng, Qi; Inman, Derek; Inomata, Keisuke; Kovetz, Ely; Kusenko, Alexander; Lehmann, Benjamin V.; Muñoz, Julian B.; Singh, Rajeev; Takhistov, Volodymyr; Tsai, Yu-Dai. 2022. Белая книга по космическому рубежу Snowmass2021: темная материя первичной черной дыры ^[59]
• Инман, Дерек; Али-Хаймуд, Ясин. 2019. Раннее формирование структур в космологиях первичных черных дыр. ^[33]
• Линкольн, Дон . 2022. Реальна ли темная материя? Многолетняя загадка астрономии ^[61]
• Васконен, Вилле; Веэрмяэ, Харди. 2021. Увидели ли НАНОграв сигнал от образования первичных черных дыр? ^[34]
• Капуто, Андреа. 2019. Радиационная инфляция аксионов. ^[39]
• Аллахверди, Рузбех; Бранденбергер, Роберт; Сир-Расин, Фрэнсис-Ян; Мазумдар, Анупам. 2010. Повторный нагрев в инфляционной космологии: теория и приложения. ^[40]
• Мазумдар, Анупам; Уайт Грэм. 2019. Обзор космических фазовых переходов: их значение и экспериментальные признаки. ^[41]

1. Зельдович и Новиков (14 марта 1966 г.). «Гипотеза ядер, запаздывающих при расширении, и горячая космологическая модель». Советская астрономия . 10 (4): 602–603. Bibcode : 1966AZh....43..758Z.
2. Хокинг, С. (1971). «Гравитационно коллапсирующие объекты очень малой массы». Mon. Not. R. Astron. Soc . 152 : 75. Bibcode :1971MNRAS.152...75H. doi : 10.1093/mnras/152.1.75 .
3. Лю, Боюань; Бромм, Фолькер (2022-09-27). "Ускорение раннего формирования массивных галактик с помощью первичных черных дыр". The Astrophysical Journal Letters . 937 (2): L30. arXiv : 2208.13178 . Bibcode : 2022ApJ...937L..30L. doi : 10.3847/2041-8213/ac927f . ISSN  2041-8205. S2CID  252355487.
4. Юань, Гуань-Вэнь; Лей, Лей; Ван, Юань-Чжу; Ван, Бо; Ван, И-Ин; Чен, Чао; Шен, Чжао-Цян; Цай, И-Фу; Фань, И-Чжун (16 марта 2023 г.). «Быстро растущие первичные черные дыры как семена массивных галактик JWST с большим красным смещением». arXiv : 2303.09391 [astro-ph.CO].
5. Фрэмптон, Пол Х.; Кавасаки, Масахиро; Такахаси, Фуминобу; Янагида, Цутому Т. (22 апреля 2010 г.). «Первичные черные дыры как вся темная материя». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2010 (4): 023. arXiv : 1001.2308 . Бибкод : 2010JCAP...04..023F. дои : 10.1088/1475-7516/2010/04/023. ISSN  1475-7516. S2CID  119256778.
6. Вильянуэва-Доминго, Пабло; Мена, Ольга; Паломарес-Руис, Серхио (2021). «Краткий обзор первичных черных дыр как темной материи». Frontiers in Astronomy and Space Sciences . 8 : 87. arXiv : 2103.12087 . Bibcode : 2021FrASS...8...87V. doi : 10.3389/fspas.2021.681084 . ISSN  2296-987X.
7. Грин, Энн М.; Каванаг, Брэдли Дж. (1 апреля 2021 г.). «Первичные черные дыры как кандидат на темную материю». Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics . 48 (4): 043001. arXiv : 2007.10722 . Bibcode :2021JPhG...48d3001G. doi :10.1088/1361-6471/abc534. ISSN  0954-3899. S2CID  220666201 . Получено 17 августа 2023 г.
8. Lacki, Brian C.; Beacom, John F. (12 августа 2010 г.). «Первичные черные дыры как темная материя: почти все или почти ничего». The Astrophysical Journal . 720 (1): L67–L71. arXiv : 1003.3466 . Bibcode :2010ApJ...720L..67L. doi :10.1088/2041-8205/720/1/L67. ISSN  2041-8205. S2CID  118418220.
9. Хютси, Герт; Райдал, Мартти; Уррутия, Хуан; Васконен, Вилле; Веермяэ, Харди (2 февраля 2023 г.). «Наблюдал ли JWST отпечатки аксионных миникластеров или первичных черных дыр?». Physical Review D. 107 ( 4): 043502. arXiv : 2211.02651 . Bibcode : 2023PhRvD.107d3502H. doi : 10.1103/PhysRevD.107.043502. S2CID  253370365.
10. Bird, Simeon; Albert, Andrea; Dawson, Will; Ali-Haïmoud, Yacine; Coogan, Adam; Drlica-Wagner, Alex; Feng, Qi; Inman, Derek; Inomata, Keisuke; Kovetz, Ely; Kusenko, Alexander; Lehmann, Benjamin V.; Muñoz, Julian B.; Singh, Rajeev; Takhistov, Volodymyr; Tsai, Yu-Dai (1 августа 2023 г.). "Primordial black hole dark matter". Physics of the Dark Universe . 41 : 101231. arXiv : 2203.08967 . Bibcode :2023PDU....4101231B. doi :10.1016/j.dark.2023.101231. ISSN  2212-6864. S2CID  247518939.
11. Espinosa, JR; Racco, D.; Riotto, A. (23 марта 2018 г.). «Космологическая сигнатура нестабильности вакуума Хиггса Стандартной модели: первичные черные дыры как темная материя». Physical Review Letters . 120 (12): 121301. arXiv : 1710.11196 . Bibcode :2018PhRvL.120l1301E. doi :10.1103/PhysRevLett.120.121301. PMID  29694085. S2CID  206309027.
12. Clesse, Sebastien; García-Bellido, Juan (2018). «Семь подсказок для изначальной черной дыры темной материи». Physics of the Dark Universe . 22 : 137–146. arXiv : 1711.10458 . Bibcode :2018PDU....22..137C. doi :10.1016/j.dark.2018.08.004. S2CID  54594536.
13. Кашлинский, А. (23 мая 2016 г.). "Обнаружение гравитационных волн LIGO, первичные черные дыры и анизотропия космического инфракрасного фона в ближнем ИК-диапазоне". The Astrophysical Journal . 823 (2): L25. arXiv : 1605.04023 . Bibcode :2016ApJ...823L..25K. doi : 10.3847/2041-8205/823/2/L25 . ISSN  2041-8213. S2CID  118491150.
14. Carr, BJ; Clesse, S.; García-Bellido, J.; Hawkins, MRS; Kühnel, F. (26 февраля 2024 г.). «Наблюдательные свидетельства первичных черных дыр: позитивистская перспектива». Physics Reports . 1054 : 1–68. arXiv : 2306.03903 . Bibcode :2024PhR..1054....1C. doi :10.1016/j.physrep.2023.11.005. ISSN  0370-1573.См. рисунок 39.
15. «Согласно новым исследованиям, черные дыры размером с атом с незапамятных времен могут пожирать звезды изнутри». Live Science . 21 декабря 2023 г.
16. Беллинджер, Эрл П.; Каплан, Мэтт Э.; Рю, Тэхо; Боллимпалли, Дипика; Болл, Уоррик Х.; Кюнель, Флориан; Фармер, Р.; Де Минк, С. Э.; Кристенсен-Дальсгаард, Йорген (2023). «Модели солнечной эволюции с центральной черной дырой». The Astrophysical Journal . 959 (2): 113. arXiv : 2312.06782 . Bibcode : 2023ApJ...959..113B. doi : 10.3847/1538-4357/ad04de .
17. Карр, Б. Дж.; Хокинг, С. В. (2004). «Черные дыры в ранней Вселенной». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 168 (2): 399–416. arXiv : astro-ph/0407207 . Bibcode : 1974MNRAS.168..399C. doi : 10.1093/mnras/168.2.399 .
18. дель Барко, Оскар (2021). «Первичная черная дыра как источник тепловых гамма-всплесков». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 506 (1): 806–812. arXiv : 2007.11226 . Bibcode : 2021MNRAS.506..806B. doi : 10.1093/mnras/stab1747 .
19. Overduin, JM; Wesson, PS (ноябрь 2004 г.). «Темная материя и фоновый свет». Physics Reports . 402 (5–6): 267–406. arXiv : astro-ph/0407207 . Bibcode : 2004PhR...402..267O. doi : 10.1016/j.physrep.2004.07.006. S2CID  1634052.
20. Клесс, С.; Гарсия-Беллидо, Дж. (2015). «Массивные первичные черные дыры от гибридной инфляции как темная материя и семена галактик». Physical Review D. 92 ( 2): 023524. arXiv : 1501.07565 . Bibcode : 2015PhRvD..92b3524C. doi : 10.1103/PhysRevD.92.023524. hdl : 10486/674729. S2CID  118672317.
21. Сокол, Джошуа (2020-09-23). ​​«Физики утверждают, что черные дыры от Большого взрыва могли быть темной материей». Журнал Quanta . Получено 2021-09-06 .
22. Али-Хаимуд, Ясин; Ковец, Эли Д.; Камионковски, Марк (2017-12-19). "Скорость слияния двойных систем с первичными черными дырами". Physical Review D. 96 ( 12): 123523. arXiv : 1709.06576 . Bibcode : 2017PhRvD..96l3523A. doi : 10.1103/PhysRevD.96.123523. ISSN  2470-0010. S2CID  119419981.
23. Jedamzik, Karsten (2020-09-14). "Primordial Black Hole Dark Matter and the LIGO/Virgo observations". Журнал космологии и астрочастичной физики . 2020 (9): 022. arXiv : 2006.11172 . Bibcode : 2020JCAP...09..022J. doi : 10.1088/1475-7516/2020/09/022. ISSN  1475-7516. S2CID  219956276.
24. Bird, S.; Cholis, I. (2016). «Обнаружил ли LIGO темную материю?». Physical Review Letters . 116 (20): 201301. arXiv : 1603.00464 . Bibcode : 2016PhRvL.116t1301B. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.201301. PMID  27258861. S2CID  23710177.
25. Clesse, S.; Garcia-Bellido, J. (2017). «Кластеризация массивных первичных черных дыр как темной материи: измерение их распределения масс с помощью Advanced LIGO». Physics of the Dark Universe . 10 (2016): 142–147. arXiv : 1603.05234 . Bibcode :2017PDU....15..142C. doi :10.1016/j.dark.2016.10.002. S2CID  119201581.
26. Сасаки, М.; Суяма, Т.; Танаки, Т. (2016). «Сценарий первичной черной дыры для гравитационно-волнового события GW150914». Physical Review Letters . 117 (6): 061101. arXiv : 1603.08338 . Bibcode : 2016PhRvL.117f1101S. doi : 10.1103/PhysRevLett.117.061101. PMID  27541453. S2CID  7362051.
27. «Did Gravitational Wave Detector Find Dark Matter?». Университет Джонса Хопкинса . 15 июня 2016 г. Получено 20 июня 2015 г.
28. Khalouei, E.; Ghodsi, H.; Rahvar, S.; Abedi, J. (2021-04-02). "Возможность первичных черных дыр как источника событий гравитационных волн в передовом детекторе LIGO". Physical Review D. 103 ( 8): 084001. arXiv : 2011.02772 . Bibcode : 2021PhRvD.103h4001K. doi : 10.1103/PhysRevD.103.084001. S2CID  226254110.
29. Кашлинский, А. (2016). «Обнаружение гравитационных волн LIGO, первичные черные дыры и анизотропия космического инфракрасного фона в ближнем ИК-диапазоне». The Astrophysical Journal . 823 (2): L25. arXiv : 1605.04023 . Bibcode :2016ApJ...823L..25K. doi : 10.3847/2041-8205/823/2/L25 . S2CID  118491150.
30. Монтеро-Камачо, Пауло; Фанг, Сяо; Васкес, Габриэль; Сильва, Макана; Хирата, Кристофер М. (2019-08-23). ​​«Пересмотр ограничений на первичные черные дыры астероидной массы как кандидатов на темную материю». Журнал космологии и астрочастичной физики . 2019 (8): 031. arXiv : 1906.05950 . Bibcode : 2019JCAP...08..031M. doi : 10.1088/1475-7516/2019/08/031. ISSN  1475-7516. S2CID  189897766.
31. Шольц, Дж.; Анвин, Дж. (2019). Что, если Планета 9 — Первичная Черная Дыра?. Физика Высоких Энергий — Феноменология (Отчет). arXiv : 1909.11090 .
32. Андерсон, Д.; Хант, Б. (5 декабря 2019 г.). «Почему астрофизики думают, что в нашей солнечной системе есть черная дыра». Business Insider . Получено 7 декабря 2019 г.
33. Инман, Дерек; Али-Хаймуд, Ясин (2019-10-17). «Раннее формирование структуры в космологии первичных черных дыр». Physical Review D. 100 ( 8): 2–19. arXiv : 1907.08129 . Bibcode : 2019PhRvD.100h3528I. doi : 10.1103/PhysRevD.100.083528. S2CID  197544796.
34. Васконен, Вилле; Веермяэ, Харди (2021-02-05). «Увидел ли NANOGrav сигнал от образования первичной черной дыры?». Physical Review Letters . 126 (5): 051303. arXiv : 2009.07832 . Bibcode : 2021PhRvL.126e1303V. doi : 10.1103/PhysRevLett.126.051303. PMID  33605761. S2CID  221738943.
35. Овербай, Деннис (24 декабря 2023 г.). «Как создать черную дыру из разреженного воздуха — считалось, что черные дыры возникают в результате коллапса мертвых звезд. Но изображение с телескопа Уэбба, показывающее раннюю вселенную, намекает на альтернативный путь». The New York Times . Архивировано из оригинала 25 декабря 2023 г. . Получено 26 декабря 2023 г. .
36. Натараджан, Приямвада и др. (2024). «Первое обнаружение сверхмассивной черной дыры-галактики UHZ1: доказательства образования зародыша тяжелой черной дыры в результате прямого коллапса». The Astrophysical Journal . 960 (1): L1. arXiv : 2308.02654 . Bibcode : 2024ApJ...960L...1N. doi : 10.3847/2041-8213/ad0e76 .
37. Кавасаки, Масахиро; Китадзима, Наоя; Янагида, Цутому Т. (2013-03-18). "Формирование первичной черной дыры из модели аксионоподобного кривотона". Physical Review D. 87 ( 6): 063519. arXiv : 1207.2550 . Bibcode : 2013PhRvD..87f3519K. doi : 10.1103/PhysRevD.87.063519. S2CID  119230374.
38. Харада, Т.; Ю, К.-М.; Хори, К. (2013). «Порог образования первичной черной дыры». Physical Review D. 88 ( 8): 084051. arXiv : 1309.4201 . Bibcode : 2013PhRvD..88h4051H. doi : 10.1103/PhysRevD.88.084051. S2CID  119305036.
39. Caputo, Andrea (2019-10-10). "Радиационная инфляция аксиона". Physics Letters B . 797 : 134824. arXiv : 1902.02666 . Bibcode :2019PhLB..79734824C. doi :10.1016/j.physletb.2019.134824. ISSN  0370-2693. S2CID  119263320.
40. Allahverdi, Rouzbeh (28.05.2010). «Повторный нагрев в инфляционной космологии: теория и приложения». Annual Review of Nuclear and Particle Science . 60 : 27–51. arXiv : 1001.2600 . Bibcode : 2010ARNPS..60...27A. doi : 10.1146/annurev.nucl.012809.104511. S2CID  59384028.
41. Mazumdar, Anupam; White, Graham (2019-06-25). "Обзор космических фазовых переходов: их значение и экспериментальные сигнатуры". Reports on Progress in Physics . 82 (7): 076901. arXiv : 1811.01948 . Bibcode : 2019RPPh...82g6901M. doi : 10.1088/1361-6633/ab1f55. ISSN  0034-4885. PMID  31051483. S2CID  145022768.
42. Карр, Бернард; Кюнель, Флориан (2 мая 2022 г.). «Первичные черные дыры как кандидаты темной материи». SciPost Physics Lecture Notes : 48. arXiv : 2110.02821 . doi : 10.21468/SciPostPhysLectNotes.48 . S2CID  238407875 . Получено 13 февраля 2023 г. .(См. также прилагаемую слайдовую презентацию.)
43. Карнейро, С.; де Холанда, ПК; Саа, А. (2021). «Нейтрино — первичные планковские черные дыры». Physics Letters . B822 : 136670. Bibcode : 2021PhLB..82236670C. doi : 10.1016/j.physletb.2021.136670 . hdl : 20.500.12733/1987 . ISSN  0370-2693. S2CID  244196281.
44. D. Stojkovic; K. Freese & GD Starkman (2005). "Дыры в стенах: первичные черные дыры как решение проблемы космологической доменной стенки". Phys. Rev. D . 72 (4): 045012. arXiv : hep-ph/0505026 . Bibcode :2005PhRvD..72d5012S. doi :10.1103/PhysRevD.72.045012. S2CID  51571886.
45. D. Stojkovic; K. Freese (2005). «Решение проблемы космологического монополя с помощью черной дыры». Phys. Lett. B . 606 (3–4): 251–257. arXiv : hep-ph/0403248 . Bibcode :2005PhLB..606..251S. doi :10.1016/j.physletb.2004.12.019. S2CID  119401636.
46. Макки, Мэгги. (2006) NewScientistSpace.com – Спутник может открыть дверь в дополнительное измерение
47. Хокинг, SW (1977). «Квантовая механика черных дыр». Scientific American . 236 : 34–40. Bibcode : 1977SciAm.236a..34H. doi : 10.1038/scientificamerican0177-34.
48. Али-Хаймуд, И.; Камионковски, М. (2017). «Ограничения космического микроволнового фона на аккрецирующих первичных черных дырах». Physical Review D. 95 ( 4): 043534. arXiv : 1612.05644 . Bibcode : 2017PhRvD..95d3534A. doi : 10.1103/PhysRevD.95.043534. S2CID  119483868.
49. Ерошенко, Юрий (2016). «Всплески плотности темной материи вокруг первичных черных дыр». Astronomy Letters . 42 (6): 347–356. arXiv : 1607.00612 . Bibcode : 2016AstL...42..347E. doi : 10.1134/S1063773716060013. S2CID  118477620.
50. Boucenna, Sofiane M.; Kühnel, Florian; Ohlsson, Tommy; Visinelli, Luca (2018). «Новые ограничения на сценарии смешанной темной материи первичных черных дыр и WIMP». Журнал космологии и астрочастичной физики . 1807 (7): 003. arXiv : 1712.06383 . Bibcode : 2018JCAP...07..003B. doi : 10.1088/1475-7516/2018/07/003. S2CID  119402552.
51. Таширо, Х.; Сугияма, Н. (2012). «Влияние первичных черных дыр на 21 см флуктуации». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 435 (4): 3001. arXiv : 1207.6405 . Bibcode : 2013MNRAS.435.3001T. doi : 10.1093/mnras/stt1493 . S2CID  118560597.
52. Cholis, I.; Kovetz, ED; Ali-Haimoud, Y.; Bird, S.; Kamionkowski, M.; Munoz, J.; Raccanelli, A. (2016). "Орбитальные эксцентриситеты в первичных чёрных дырах". Physical Review D. 94 ( 8): 084013. arXiv : 1606.07437 . Bibcode : 2016PhRvD..94h4013C. doi : 10.1103/PhysRevD.94.084013. S2CID  119236439.
53. Клесс, Себастьен; Гарсия-Беллидо, Хуан (2016). «Обнаружение гравитационного волнового фона от темной материи первичной черной дыры». Физика темной Вселенной . 18 : 105–114. arXiv : 1610.08479 . Bibcode :2017PDU....18..105C. doi :10.1016/j.dark.2017.10.001. S2CID  73589635.
54. Хриплович, И.Б.; Померанский, А.А.; Продуит, Н.; Рубан, Г.Ю. (2008). «Можно ли обнаружить прохождение малой черной дыры через Землю?». Physical Review D. 77 ( 6): 064017. arXiv : 0710.3438 . Bibcode : 2008PhRvD..77f4017K. doi : 10.1103/PhysRevD.77.064017. S2CID  118604599.
55. Хриплович, И.Б.; Померанский, А.А.; Продуит, Н.; Рубан, Г.Ю. (2008). «Прохождение малой черной дыры сквозь Землю. Можно ли это обнаружить?». arXiv : 0801.4623 [hep-ex].
56. "Первобытные черные дыры могли бы светиться". Space.com . 26 сентября 2011 г.
57. Кесден, Майкл; Ханасоге, Шраван (2011). «Переходные солнечные колебания, вызванные первичными черными дырами». Physical Review Letters . 107 (11): 111101. arXiv : 1106.0011 . Bibcode : 2011PhRvL.107k1101K. doi : 10.1103/PhysRevLett.107.111101. PMID  22026654. S2CID  20800215.
58. Надери, Тайебех; Мехраби, Ахмад; Рахвар, Сохраб (2018). «Обнаружение первичной черной дыры с помощью дифракционного микролинзирования». Physical Review D. 97 ( 10): 103507. arXiv : 1711.06312 . Bibcode : 2018PhRvD..97j3507N. doi : 10.1103/PhysRevD.97.103507. S2CID  118889277.
59. Bird, Simeon; Albert, Andrea; Dawson, Will; Ali-Haimoud, Yacine; Coogan, Adam; Drlica-Wagner, Alex; Feng, Qi; Inman, Derek; Inomata, Keisuke; Kovetz, Ely; Kusenko, Alexander; Lehmann, Benjamin V.; Munoz, Julian B.; Singh, Rajeev; Takhistov, Volodymyr; Tsai, Yu-Dai (2023). "Белая книга о космических рубежах Snowmass2021: темная материя первичной черной дыры". Physics of the Dark Universe . 41 : 101231. arXiv : 2203.08967 . Bibcode : 2023PDU....4101231B. doi : 10.1016/j.dark.2023.101231. S2CID  247518939.
60. Карр, Бернард; Кюнель, Флориан (19 октября 2020 г.). «Первичные черные дыры как темная материя: последние разработки». Annual Review of Nuclear and Particle Science . 70 (1): 355–394. arXiv : 2006.02838 . Bibcode :2020ARNPS..70..355C. doi :10.1146/annurev-nucl-050520-125911. ISSN  0163-8998. S2CID  118475595 . Получено 4 сентября 2023 г. .
61. Линкольн, Дон (2022-08-13). «Реальна ли темная материя? Многолетняя загадка астрономии». Big Think . Получено 2023-02-20 .