宇宙初期（ビッグバン直後）では、エネルギーと物質の密度は膨大でした。 場所によっては「自ら倒れる」可能性もある。 これらの局所的な変動により、この物質/エネルギーがさらに集中する可能性があります。 この密度が臨界閾値を超えると、重力が優勢になり、その領域は即座に崩壊して原始ブラックホールが形成されました。
言い換えれば、原始ブラックホール(PBH - 原始ブラック ホール) は、極度の密度変動中に宇宙の 1 秒の最初の部分で形成された可能性があります。 大質量星の崩壊によって生じる恒星ブラックホールとは異なり、これらは宇宙の初期状態にその起源が見出されます。 領域がそのシュヴァルツシルト半径 \((R_s = 2GM/c^2)\) が因果地平線に匹敵するような局所的な過密度に達すると、ブラック ホールが直ちに形成されます。
原始ブラックホールの可能性のある質量は、亜原子スケール \((10^{-5}\,\text{g})\) から数千の太陽質量に至るまでの膨大なスペクトルをカバーしています。 質量は形成の瞬間によって決まります。ビッグバンから \(10^{-23}\) 秒後に形成されたブラック ホールの質量は山の質量に匹敵しますが、1 秒後に形成された PBH は \(10^5 M_{\odot}\) に達する可能性があります。
We still don't know what dark matter is, but we know that it represents around 85% of the matter in the Universe. 原始ブラックホール (PBH) は、この暗黒物質の一部 (またはすべて) を説明する仮説です。なぜなら、原始ブラック ホールは非常に多く、(重力による場合を除いて) 目に見えず、宇宙の非常に初期に形成されるからです。 They could be a form of dark matter, but only in a very narrow mass range, as the observations rule out most other scenarios.
最新の研究（重力マイクロレンズ、ホーキング蒸発からのガンマ線、宇宙マイクロ波背景放射の異方性）により、暗黒物質のかなりの部分を構成すると考えられる PBH の質量範囲を制限することが可能になっています。 小さな質量の PBH (\(<10^{15}\,\text{g}\)) は完全に蒸発しているはずですが、中間の質量の PBH は重力レンズ現象が存在しないことによって強く制限されます。
PBH が考慮されています仮説的であまり合意に基づいていない、そして彼らの研究は間接的な署名に依存しています。
現在までのところ、原始ブラック ホール (PBH) は主に残っています。理論的オブジェクト。 物理的および宇宙論的な観点からはそれらの存在は可能ですが、直接的な証拠はまだなく、暗黒物質におけるそれらの役割については非常に議論されています。 モデルはさまざまな質量と存在量を予測しますが、科学界はそれらの実際の重要性について同意していません。
| トレーニングラダー | 典型的な質量 | 観察サイン | コメント |
|---|---|---|---|
| ビッグバン後 \(10^{-23}\) 秒 | \(10^{12}\) kg (山の質量) | 急速なホーキング蒸発 | これらの PBH はおそらく完全に蒸発しました |
| ビッグバン後 \(10^{-5}\) 秒 | \(10^{25}\) kg (月の質量) | 重力レンズ | イベントが検出されないため観測が制限される |
| ビッグバンから1秒後 | \(10^{35}\) kg (\(10^5 M_{\odot}\)) | CMBと銀河形成への影響 | 暗黒物質への寄与の可能性は非常に限られている |
出典:佐々木ほか、2016 ; 新倉ほか、2019。
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