Нове дослідження припускає, що під час можливої фази домінування первісної матерії взаємодії між частинками могли призвести до утворення перших компактних космічних об’єктів у Всесвіті. Менш ніж за секунду після Великого вибуху, ще до появи перших атомів, крихітні частинки могли збиратися у своєрідні гало — скупчення матерії, які згодом колапсували, утворивши найдавніші чорні діри, бозонні зорі та так звані «зорі-канібали». Такого висновку дійшла група дослідників із SISSA — Міжнародної школи передових досліджень у Трієсті (Італія), у співпраці з INFN, IFPU та Варшавським університетом. Спираючись на космологічні моделі, які припускають, що ранній Всесвіт міг пережити коротку фазу домінування матерії (EMDE, Early Matter-Dominated Era), науковці дослідили, як могли взаємодіяти частинки в цей період. Їхні результати свідчать, що ці взаємодії могли породити цілу низку несподіваних космічних структур. За словами авторів, навіть у свої перші миттєві моменти існування Всесвіт міг бути місцем надзвичайно складних фізичних процесів. Після інфляції: що сталося далі Завдяки новітнім досягненням космології вчені змогли детально відтворити історію Всесвіту — від швидкого початкового розширення, відомого як інфляція, до первинного нуклеосинтезу, тобто формування перших атомних ядер важчих за водень, що сталося між 10 секундами та 20 хвилинами після Великого вибуху. Однак проміжний період між цими двома етапами залишається майже невідомим. Як пояснюють автори: «Є цікава можливість, що в цей проміжок часу матерія тимчасово домінувала у Всесвіті». У такому сценарії природним шляхом могли утворитися гало матерії. А якщо частинки при цьому взаємодіяли між собою, ці взаємодії могли призвести до гравітотермального колапсу, результатом якого стали компактні об’єкти — чорні діри та інші екзотичні космічні структури. Дивні структури на зорі Всесвіту Серед таких компактних об’єктів дослідники припускають існування «зірок-канібалів». Вони схожі на звичайні зорі, проте джерелом їхньої енергії є не термоядерний синтез, а самознищення частинок (аніхіляція). Також, за словами авторів, могли формуватися бозонні зорі — об’єкти, стабільність яких підтримується квантовими властивостями частинок. Ці зорі могли існувати лише кілька секунд після народження Всесвіту, а потім колапсувати у первинні чорні діри (PBH). Або ж чорні діри могли виникнути безпосередньо з колапсу гало матерії. Нові гіпотези щодо первинних чорних дір Згідно з дослідженням, гало, що утворилися під час EMDE, мали відносно малу масу (менше ніж 10²⁸ грамів) і після гравітотермального колапсу могли породити ще менші первинні чорні діри. Використовуючи спрощену теоретичну модель, учені показали, що в деяких випадках таких чорних дір могло утворитися занадто багато — що суперечить спостереженням. В інших — могли з’явитися чорні діри з масою, подібною до астероїдів, які потенційно становлять усю темну матерію Всесвіту. Деякі ж з них могли швидко випаровуватися, зникаючи ще до первинного нуклеосинтезу — тобто до формування легких атомів, таких як водень і гелій. Нові горизонти для космології Результати відкривають ширші перспективи для розуміння еволюції космосу. Як зазначають автори: «Цікаво буде дослідити формування “зірок-канібалів” і бозонних зір у сучасному Всесвіті, які можуть виникати під час колапсу гало з темної матерії, що взаємодіє сама з собою. Крім того, хоча це більш спекулятивна ідея, вивчення формування зір і процесів акреції у простих моделях частинок може дати нове розуміння складних астрофізичних процесів, що формують наш Всесвіт».