Космопорт "Nefelana"

Представьте теперь, что таких сгустков во Вселенной — великое множество. Более того, их целая популяция самого разного размера — от нескольких метров и до звездных, галактических и даже вселенских масштабов. Для многих из них найдутся жертвы — черные дыры. Облака километрового размера готовы набрасываться на черные дыры звездных масс, облака покрупнее — на сверхмассивные черные дыры. Для самых крупных сгустков этой неделимой субстанции, которые еле помещаются в видимую часть Вселенной, таких жертв уже не найдется. Но, охватив собой всю Вселенную, они способны повлиять на свойства реликтового излучения — остаточного свечения от жара ранней Вселенной.

Отправной точкой для аксивселенной является — вы не поверите — теория суперструн. В ней могут существовать гипотетические сверхлегкие частицы — аксионы. Вообще, аксионы хорошо известны не только ученым, но и читателям «Элементов»: мы неоднократно писали про поиски сверхлегких частиц темной материи. А после недавнего нашумевшего документального фильма «В ожидании волн и частиц», в котором они играли важную роль, об аксионах знает вся страна. Но только в отличие от обычных, скромных конструкций с аксионами теория суперструн предсказывает не один и не два типа аксионов, а сразу несколько сотен. Да-да, наша Вселенная может быть заполнена аксионами с самыми разными массами, равномерно распределенными во всем интервале от 10−33 эВ до 10−6 эВ. Каждый аксион — это огромная частица, причем чем меньше масса, тем больше ее размер. Неделимое облако, с которого начинался рассказ, — это аксионный бозе-конденсат, квантовый коллектив огромного множества аксионов, которым может обрастать черная дыра сопоставимого размера.

А вырастает он потому, что в черных дырах есть запасенная энергия и вращательный момент, которые оттуда можно извлечь с помощью процесса под названием сверхизлучение Зельдовича. Черная дыра способна на многое, она разрывает на части и атомы, и звезды, и планеты. Но не сможет ничего сделать с этим облаком, потому что оно неделимо. Зато облако может проникнуть во вращающуюся зону черной дыры, отобрать у нее вращение и энергию и от этого окрепнуть, стать более плотным. В конце концов аксионное облако высасывает из черной дыры вращение и энергию и излучает их во все стороны в виде гравитационных волн и отдельных аксионов. И между прочим, эти гравитационные волны в принципе доступны для изучения на современных и будущих детекторах.

Так что может оказаться, что когда-нибудь, в очень далеком будущем, наши потомки, поймав и обуздав такое облако, набросят его на пролетающую мимо черную дыру и будут извлекать из нее энергию для очередного рейса межзвездных путешествий, доказывая тем самым, что даже теория суперструн может быть на что-нибудь полезна!

Источник: Asimina Arvanitaki et al. String axiverse // Phys. Rev. D. 81. 123530. Published 28 June 2010. 

Игорь Иванов, http://elementy.ru