ПЕРВИЧНЫЕ ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ, ДИФФУЗНОЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ И ВОЗМОЖНАЯ ПРИРОДА ТЁМНОЙ МАТЕРИИ

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.

космология, первичные чёрные дыры, излучение Хокинга, тёмная материя

1. Carr B. J. Primordial Black Holes - Resent Developments // Relativistic astrophysics: Proceedings, 22nd Texas Symposium (Stanford, USA, December 13-17, 2004) / ed. by P. Chen, E. D. Bloom, G. Madejski, V. Petrosian. Stanford: Stanford University, 2004. 1 CD.

2. Pohl M. Gamma ray astronomy // Proceedings of International Cosmic Ray Conference. Vol. 1. / ed. R. Schlickeiser. Hamburg: Copernicus Gesselschaft, 2001. P. 147-161.

3. Spectrum of the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Emission Derived from First-Year Fermi Large Area Telescope Data / Abdo A. A. et al. (Fermi LAT Collaboration) // Physical Review Letters. 2010. Vol. 104. Iss. 10. P. 101101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.101101.

4. Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию ранней Вселенной: Теория горячего большого взрыва. М.: ЛЕНАНД, 2016. 616 с.

5. Bambi C., Dolgov A. D. Introduction to Particle Cosmology: The Standard Model of Cosmology and its Open Problems. Berlin: Springer-Verlag Heidelberg, 2016. 251 p. (Series: UNITEXT for Physics).