Теория эволюции ранней Вселенной предсказывает образование чёрных дыр различной массы. В зависимости от физических процессов могут образоваться чёрные дыры с массами вплоть до 1027 г. Из-за эффекта Хокинга квантового испарения чёрных дыр до нашего времени дожили чёрные дыры с массами свыше 1015 г. Целью данной работы является расчёт интенсивности гамма-излучения от этих первичных чёрных дыр, объяснение спектра диффузного гамма-излучения Вселенной от них в диапазоне 10-100 МэВ и оценка их вклада в тёмную материю Вселенной. Процедура и методы. Для расчётов интенсивности излучения ансамбля чёрных дыр используется приближение в виде δ-функции для излучения абсолютно чёрного тела. Результаты. Показано, что если функция масс первичных чёрных дыр N(M) = K · M-γ, то интенсивность излучения Хокинга I(ν) ~ νγ. Так как гамма-фон Вселенной в диапазоне энергий квантов 10-100 МэВ имеет вид I(ν) ~ ν-1,3 МэВ/см2 с ⋅ МэВ ⋅ ср, то N(M) = K ⋅ M1,3. В этом диапазоне излучают первичные чёрные дыры с массами 1015г и размерами с электрон. Теоретическая и практическая значимость. Показано, что экстраполяция полученного распределения масс до значений 5·1021 г позволяет объяснить наблюдаемую массу тёмной материи во Вселенной. При этом концентрация этих чёрных дыр с массами, сравнимыми с массами астероидов, такова, что их число в Солнечной системе может измеряться сотнями.
The theory of evolution of the early universe predicts the formation of black holes of different mass. Depending on the physical processes, black holes can be formed with masses up to 1027 g. Because of the Hawking effect of quantum evaporation of black holes, black holes with masses over 1015 g have survived to our time. The aim of this work is to calculate the intensity of gamma radiation from the primordial black holes, to explain the diffuse gamma spectrum of the Universe’s radiation from them in the range of 10-100 MeV, and to estimate their contribution to dark matter of the Universe. Methodology. The intensity of radiation from an ensemble of black holes is calculated by using an approximation in the form of the δ-function for the radiation of the absolutely black body. Results. It is shown that if the function of the masses of primordial black holes is N(M) = K · M-γ, the intensity of Hawking’s radiation is I(ν) ~ νγ. Since the background radiation of the Universe in the range of quantum energies 10-100 MeV has the form of I(ν) ~ ν-1,3 MeV/cm2 MeV ⋅ ster, then N(M) = K ⋅ M1,3. In this range there emit primary black holes with masses of 1015g and sizes of an electron. Research implications. It is shown that the extrapolation of the resulting distribution of masses to the values of 5·1021g allows one to explain the observed mass of dark matter in the Universe. At the same time, the concentration of these black holes with masses comparable to the masses of asteroids is such that there may be hundreds of them in the solar system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.