Недавние наблюдения гравитационных волн — «ряби» на ткани пространства-времени — дали интригующую подсказку о том, что давняя космологическая теория может наконец оказаться верной. Исследователи полагают, что обнаружили признаки существования первичных черных дыр : крошечных древних объектов, рожденных не в результате гибели звезд, а из хаотических флуктуаций самого Большого взрыва.
Если это подтвердится, такие «неастрофизические» черные дыры смогут решить одну из величайших загадок современной науки: определить природу темной материи.
За пределами гибели звезд
Чтобы понять значимость этого открытия, необходимо разграничить черные дыры, которые нам уже известны, и те, о которых идет речь здесь.
- Черные дыры звездных масс: они образуются, когда массивные звезды коллапсируют в конце своего жизненного цикла. Обычно они намного крупнее нашего Солнца.
- Первичные черные дыры (ПЧД): они сформировались сразу после Большого взрыва из-за колебаний плотности в ранней Вселенной. Поскольку их возникновение не связано со звездной эволюцией, они могут быть невероятно малы — от массы астероида до массы крупной планеты.
Сигнал, зафиксированный Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO), был вызван столкновением двух черных дыр, масса хотя бы одной из которых была меньше массы нашего Солнца. Поскольку стандартная звездная эволюция не способна породить черную дыру такого малого размера, этот сигнал указывает на их первичное происхождение.
Связь с темной материей
Обнаружение этих крошечных черных дыр — не просто любопытный факт; это потенциальное решение проблемы темной материи.
Темная материя — это невидимая субстанция, на долю которой приходится примерно 85% всей материи во Вселенной. Хотя мы не можем ее увидеть (поскольку она не взаимодействует со светом или электромагнитным излучением), мы знаем о ее существовании благодаря гравитации, которая удерживает галактики от распада. На протяжении десятилетий физики искали субатомную частицу, которая могла бы объяснить природу темной материи, но эти поиски в основном не увенчались успехом.
«Наиболее вероятным объяснением сигнала LIGO, который не имеет никаких традиционных астрофизических объяснений, является обнаружение первичной черной дыры», — утверждает исследователь Альберто Магараджа.
Первичные черные дыры являются идеальными кандидатами на роль темной материи, поскольку они обладают массой и создают гравитационное притяжение, но при этом остаются фактически невидимыми за своими горизонтами событий.
В ожидании «неопровержимых доказательств»
Несмотря на воодушевление, научное сообщество сохраняет осторожность. Существует вероятность того, что сигнал LIGO был всего лишь «шумом» — помехами внутри массивных лазерных плеч детектора.
Исследователи Нико Каппелути и Альберто Магараджа из Университета Майами работают над тем, чтобы доказать подлинность этих сигналов. Их модели предполагают, что, хотя такие черные дыры с массой меньше солнечной должны встречаться редко, их достаточно много, чтобы современные и будущие технологии могли их зафиксировать.
Для подтверждения требуется не один сигнал. Чтобы перейти от «интригующей подсказки» к научному факту, астрономам нужны «неопровержимые доказательства» — серия последовательных обнаружений, соответствующих предсказанным моделям первичных черных дыр.
Долгая игра открытий
История физики учит нас, что требуется терпение. Альберт Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн еще в 1915 году, но потребовался целый век технологического прогресса, чтобы их наконец обнаружили в 2015 году.
Благодаря предстоящим обновлениям сетей LIGO, Virgo и KAGRA, а также будущему запуску космического детектора LISA (Laser Interferometer Space Antenna), инструменты для подтверждения существования этих древних космических реликтов наконец-то создаются.
Заключение: Хотя обнаружение черной дыры с массой меньше солнечной пока не подтверждено, это дает важнейшую зацепку в поисках первичных черных дыр, потенциально связывая Большой взрыв с загадкой темной материи.
