Внутри звёзд могут образоваться крошечные чёрные дыры массой 40 тонн

В 1974 году Стивен Хокинг продемонстрировал, что чёрные дыры не являются полностью «чёрными» объектами: они излучают кванты в результате квантовых флуктуаций, процесс известный как излучение Хокинга. При этом более лёгкие дыры теряют массу быстрее, и крошечные чёрные дыры могут испариться за доли секунды, превращаясь в обычное излучение.

В новой статье в журнале Physical Review D учёные предложили, что такие лёгкие чёрные дыры могут появляться не только в первые мгновения после Большого взрыва, а и позже, внутри уже сформированных компактных звёзд. Нейтронные звёзды и белые карлики способны захватывать гипотетические сверхтяжёлые частицы асимметричной тёмной материи, которые в обычных условиях проходят сквозь материю практически без взаимодействия.

Поскольку эти частицы почти не аннигилируют, они постепенно скапливаются в ядре звезды, образуя самогравитационный скопление. При достижении критической плотности гравитационное притяжение приводит к коллапсу, и в центре звезды рождается крошечная эндопаразитическая чёрная дыра, полностью погружённая в плотный плазменный материал.

Судьба такой дыры определяется конкуренцией двух процессов. Излучение Хокинга стремится уменьшить её массу, в то время как аккреция звёздного вещества и продолжающийся приток тёмной материи увеличивают её. Моделирование показывает, что при массе порядка 40 тонн – примерно столько же, сколько у грузовика – испарение уже не может подавить рост, и дыра начинает поглощать всё больше вещества.

Если такие эндопаразитические чёрные дыры действительно образуются, они способны ускорить коллапс своих хозяев, изменить их светимость и спектры, а также стать уникальными индикаторами свойств тёмной материи. Учёные надеются, что будущие наблюдения в рентгеновском и гравитационно‑волновом диапазонах позволят выявить характерные сигналы – резкие всплески излучения или короткие гравитационные волны – свидетельствующие о быстром росте крошечной дыры внутри звезды.