Первинні голі сингулярності можуть знаходитися скрізь

Утворення первинних чорних дір (PBH) широко обговорюється в контексті збурень густини раннього Всесвіту, що призвели до гравітаційного колапсу, в результаті якого і утворилися ці надкомпактні об’єкти. На думку науковців Міжнародного центру космосу і космології та Інституту фундаментальних досліджень Тата (Індія), припускається, що такі явища гравітаційного колапсу також призводять до виникнення первинних голих сингулярностей, які могли суттєво вплинути на спостережувані характеристики сучасного Всесвіту. Вони названі «голими» тому, що їм бракує візуальних ознак горизонту подій, які ми зазвичай бачимо навколо чорних дір. Автори досліджують два типи сценаріїв колапсу, що призводять до появи подійно-орієнтованих та об’єктно-орієнтованих видимих сингулярностей, а також обговорюють їхні наслідки, зокрема, щодо темної матерії та у порівнянні з первісними чорними дірами.

Гравітаційний колапс є ключовим процесом у Всесвіті, що впливає на формування великомасштабних структур, галактик і зірок. Збурення густини в ранньому всесвіті теоретично спричиняли гравітаційні колапси, що потенційно могли призвести до утворення первинних чорних дір під час фази інфляції або домінування випромінювання. Для виникнення таких колапсів, що призводять до утворення чорних дір, необхідна критична густина матерії. Фізичне значення цих ультракомпактних об’єктів привертає значну увагу в сучасній науковій літературі.

Хоча гравітаційний колапс зазвичай асоціюється з утворенням чорних дір, нещодавні дослідження більш детально вивчили динаміку процесів колапсу. Наприклад, катастрофічний колапс масивної зірки наприкінці її життєвого циклу зазвичай призводить до просторово-часової сингулярності, згідно з теоремами сингулярності в загальній теорії відносності. Ця сингулярність може залишатися прихованою в межах гравітаційного горизонту подій або проявлятися як видима чи гола сингулярність, залежно від різних факторів, зокрема початкових умов і розподілу густини в системі, що колапсує.

Дослідження показали, що кінцевий стан колапсу, чи то чорна діра, чи то гола сингулярність, визначається початковими умовами процесу колапсу. Неоднорідні колапси, наприклад, зі змінним розподілом густини, часто призводять до утворення видимих голих сингулярностей, кидаючи виклик уявленню про те, що всі колапси завершуються утворенням чорної діри. Широкий теоретичний аналіз і чисельне моделювання підтверджують появу голих сингулярностей як фінальних станів гравітаційного колапсу внаслідок цілого спектру сценаріїв.

Спираючись на ці результати, ми припускаємо існування первинних голих сингулярностей (PNS), сформованих на початку Всесвіту поряд з первинними чорними дірами. Велика кількість ділянок надвисокої густини та гетерогенні умови, що переважали в ранньому всесвіті, ймовірно, сприяли утворенню первинних голих сингулярностей шляхом гравітаційного колапсу. Ці первинні голі сингулярності можуть демонструвати різноманітні розподіли маси, подібні до первинних чорних дір, що вказує на паралельний шлях еволюції.

Час життя і спостережні наслідки первинних голих сингулярностей залишаються предметом дослідження, що має значення для вивчення різних космічних явищ. Розрізнення популяцій первинних голих сингулярностей і первинних чорних дір становить значну проблему, що вимагає подальших теоретичних і спостережувальних експериментів.

Підсумовуючи, можна окреслити основні сценарії колапсу, що призводять до утворення подійно-орієнтованих та об’єктно-орієнтованих голих сингулярностей, які охоплюють різноманітні поля матерії, такі як пил, ідеальні рідини та скалярні поля. Виникнення як короткоживучих подієподібних, так і довгоживучих об’єктоподібних голих сингулярностей підкреслює складність динаміки колапсів та їхній потенційний вплив на ранній всесвіт і його подальшу еволюцію.