Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проведено сравнение динамики образования первичных чёрных дыр за счёт механизма Аффлека-Дайна в модели канонической инфляции, вызываемой скалярным полем инфлатона, с аналогичным механизмом в R^2-инфляции Старобинского. Показано, что форма спектра масс первичных чёрных дыр, возникающих в процессе R^2-инфляции, может заметно отличаться от универсальной логнормальной формы. В частности, показано, что форма данного спектра зависит от момента образования барионного конденсата и постулированного вида взаимодействия скалярного бариона с полем кривизны. Таким образом, результаты существенно зависят от мод распада скалярона по различным каналам. На основе полученных результатов проведён предварительный анализ наблюдаемых эффектов, которые могли бы возникнуть в теории с подобными первичными чёрными дырами. Рассчитано ожидаемое распределение сливающихся двойных ПЧД по чирп-массам при регистрации наземными гравитационно-волновыми детекторами LIGO/Virgo с учётом их актуальной чувствительности в наблюдениях О1-О3. Модели сравнивались с опубликованными распределениями по чирп-массам двойных чёрных дыр, зарегистрированных коллаборацией LIGO/Virgo в наблюдениях О1-О2, а также с предполагаемым распределением по массам источников в наблюдениях О3, оцениваемым по открытым данным. С использованием статистических критериев были найдены параметры модельных логнормальных распределений ПЧД по массам, не противоречащих наблюдательным данным. Показано, что наблюдаемые распределения могут быть описаны в рамках двух моделей: (1) две примерно равные популяции двойных ПЧД с логнормальным распределением по массам с различными значениями средней массы и дисперсии (5 и 30 масс Солнца) и (2) две примерно равные популяции двойных ЧД – астрофизические ЧД, образующиеся при коллапсах ядер массивных звёзд в стандартных предположениях, и ПЧД с логнормальным распределением масс. В последнем случае средняя масса ПЧД оказывается около 30 масс Солнца, что возможно при понижении температуры фазового перехода КХД до 50 МэВ при ненулевом химпотенциале барионов. Показано, что наблюдаемая (слабая) корреляция эффективных спинов сливающихся ЧД в данных LIGO/Virgo О1-О3 с отношением масс может объясняться аккрецией окружающего вещества на двойные ПЧД. Вычислена вероятность перехода гравитационных волн в электромагнитное излучение при точном учёте эффектов, возникающих при использовании гамильтониана Эйлера-Гейзенберга, модифицированного для случая высокотемпературной среды. В высокочастотном пределе найдено точное аналитическое решение системы связанных уравнений движения гравитона и фотона, из которого, в частности, следует, что рассеяние фотонов в первичной плазме быстро выбивает их из когерентного пучка и обратного процесса перехода фотона в гравитон не происходит. Это приводит к затуханию гравитационных волн в космологии при наличии внешних магнитных полей. Найденный эффект поглощения гравитационных волн за счёт перехода в фотоны во внешнем крупномасштабном магнитном поле позволяет сделать вывод о механизме инфляции, так как уровень фоновых космических гравитационных волн напрямую зависит от вида потенциала и типа инфлатона. Первичные чёрные дыры с массами около 10^20 граммов являются популярным кандидатом на роль носителей тёмной материи. При этом электрическое поле на горизонте такой чёрной дыры, возникающее при захвате ею протонов, может быть близко к критическому полю Швингера, что может приводить к образованию электрон-позитронных пар. В нашей работе вычислена величина потока позитронов, порождаемых такими чёрными дырами. Полученные результаты позволяют усилить ограничение на величину вклада первичных чёрных дыр в плотность тёмной материи, а также, возможно, объяснить происхождение наблюдаемой аннигиляционной линии 0.511 МэВ. Был произведён поиск кандидатов в одиночные чёрные дыры звёздной массы (или антизвёзды субсолнечной массы) по данным астрометрических наблюдений звёзд с большими тангенциальными скоростями (более 300 км/с) в окрестностях Солнца в пределах 100 парсек (по каталогу Gaia EDR3) и проведено их детальное исследование. Было отобрано около 200 источников с параллаксами 10-100 угловых миллисекунд и собственными движениями примерно от 600 до 7000 угловых миллисекунд в год. Найденные по каталогу Gaia EDR3 источники были отождествлены с каталогом Pan-STARRS. Пять источников, спектры которых не аппроксимируются дилютированной функцией Планка, были отождествлены с каталогами SDSS, 2MASS, WISE, GALEX и UKIDSS, и для них были построены широкополосные спектры. Природа этих источников будет выясняться в дальнейшем в том числе по спектрофотометрическим оптическим и ИК-наблюдениям на 2.5-метровом телескопе Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Вычислена вероятность рождения позитронов вблизи горизонта чёрной дыры за счёт швингеровского процесса образования пар в сильном электрическом поле. Электрический заряд ЧД, приобретённый в результате аккреции протонов на ЧД, может создать электрическое поле вблизи горизонта ЧД, близкое к критическому швингеровскому полю. Это приводит к эффективному образованию электрон-позитронных пар, когда электроны захватываются обратно черной дырой, а позитроны испускаются в космическое пространство. Согласно нашим вычислениям аннигиляция позитронов (рождённых на горизонте шварцшильдовских чёрных дыр с массой порядка 10^20 г или несколько ниже) в окружающей межзвёздной среде может объяснить наблюдаемую интенсивность рентгеновской линии с энергией 0.511 МэВ или заметную её часть. На основе данных интерферометров LIGO/Virgo/KAGRA по регистрации гравитационных волн показано, что наблюдаемый спектр масс чёрных дыр с массами от 10 до 100 солнечных масс хорошо описывается теоретически предсказанной логнормальной формой с вычисленным значением центральной массы распределения, примерно равной семнадцати массам Солнца. Хорошее согласие имеет место и для всей популяции чёрных дыр во Вселенной в разные эпохи её эволюции, включая очень раннюю Вселенную. Проведён расчёт закона космологической эволюции для электрически заряженной Вселенной. Показано, что ненулевая средняя плотность электрического заряда может привести к ускоренному космологическому расширению. Были получены параметры комбинированного модельного распределения с логнормальной функцией распределения по массам источников чёрных дыр в двойных системах и функцией распределения, рассчитанной из астрофизической модели образования двойных чёрных дыр, при которых модельное распределение не противоречит наблюдениям O1-O3 LIGO/Virgo. Также рассматривались две модели вероятности слияния двух первичных чёрных дыр (ПЧД). Обе модели дают практически одинаковые результаты. На основе вышеупомянутых исследований была рассчитана доля ПЧД в холодной тёмной материи, которая равна примерно 10^{–3}. Были получены параметры комбинированного модельного распределения с двумя логнормальными функциями распределения по массам источников чёрных дыр в двойных системах в рамках гипотезы об образовании первичных чёрных дыр в ранней Вселенной, при которых модельное распределение не противоречит наблюдениям O1-O3 LIGO/Virgo. Был рассчитан стохастический гравитационно-волновой фон от сливающихся двойных первичных чёрных дыр в соответствии со сценарием образования чёрных дыр в ранней Вселенной Долгова и Силка с учётом детальной эволюции орбитальных параметров двойной системы за счёт излучения гравитационных волн для различных моделей их образования. Проведено детальное изучение построенных ранее по данным каталогов Pan-STARRS и WISE широкополосных спектров белых карликов, отобранных из обзора DA-белых карликов. Проведено сравнение наблюдательных данных об интенсивности рентгеновской линии 0.511 МэВ и потоков наблюдаемых на спектрометре AMS ядер антигелия и сделан вывод о первичном происхождении антиматерии в Галактике. Детально проанализированы возможные механизмы рождения антиядер и было сделано заключение, что наиболее естественным является их рождение при катастрофических процессах в антизвёздах. Исследование первичного нуклеосинтеза в космологических пузырях с большой барионной плотностью, при отношении плотностей барионов и фотонов, близком к единице, вместо канонического 10^{–9}, приводит к выводу о ничтожно малом рождении дейтерия и, аналогично, антидейтерия, что противоречит данным AMS. Однако нами показано, что в рамках предложенной в работе Долгова и Силка модели образования астрофизически больших областей с высокой барионной плотностью первичный нуклеосинтез происходит в аномально медленно расширяющихся областях пространства, что может объяснить наблюдаемое отношение потоков антидейтерия и антигелия, близкое к единице. Предсказанное теорией значительное количество антиматерии в Млечном Пути (позитронов, антиядер и антизвёзд) замечательно подтверждается астрономическими наблюдениями.