Астрофизики из Университета Майами вплотную приблизились к подтверждению существования первичных черных дыр — гипотетических объектов, родившихся в первую долю секунды после рождения Вселенной. Если реальность этих объектов будет доказана, это станет ключом к разгадке одной из величайших тайн космологии: природы темной материи, составляющей около 85% всей массы мироздания.
Сигнал из пустоты
Исследование Нико Каппеллути и Альберто Магараджи, которое будет опубликовано в Astrophysical Journal, а пока доступна в препринте, основывается на данных обсерватории LIGO. В конце прошлого года детекторы зафиксировали необычный гравитационно-волновой всплеск от слияния объектов, масса одного из которых оказалась меньше солнечной.
Это критически важный факт: «обычные» черные дыры образуются в результате коллапса массивных звезд и физически не могут весить меньше 2–3 масс Солнца. Объект субсолнечной массы может быть только первичной черной дырой, сформировавшейся в сверхплотной среде ранней Вселенной еще до появления первых звезд.
Гравитационный клей Вселенной
Ученые рассчитали вероятное количество таких объектов и частоту их обнаружения. По мнению Каппеллути, первичные черные дыры могут составлять значительную часть, если не всю темную материю, работая тем самым «гравитационным клеем», который удерживает галактики вместе.
Гипотезу о существовании таких дыр еще в 1960-х годах выдвинули советские физики Яков Зельдович и Игорь Новиков, а позже развил Стивен Хокинг. Однако лишь современная гравитационно-волновая астрономия позволила перейти от теорий к прямым наблюдениям пульсаций пространства-времени.
В ожидании «неопровержимых улик»
Несмотря на оптимизм, астрофизики признают: одного сигнала недостаточно. Часть научного сообщества списывает аномалию на шум в детекторах. Чтобы получить окончательное подтверждение, сети обсерваторий (LIGO в США, Virgo в Италии и KAGRA в Японии) необходимо поймать еще несколько подобных «приветов» из ранней Вселенной.
Будущее этой области связано с новыми проектами. В 2035 году планируется запуск космической антенны LISA, которая сможет «услышать» гравитационные волны самых первых эпох после Большого взрыва. Также в разработке находится наземный детектор Cosmic Explorer, чувствительность которого будет в 10 раз выше, чем у существующих систем.