Ученые исследуют возможность того, что микроскопические черные дыры, известные как первобытные черные дыры, регулярно проходят через нашу Солнечную систему. Если эта гипотеза однажды подтвердится, это может не только изменить наше представление о космосе, но и решить одну из величайших космических загадок: природу темной материи, невидимой материи, составляющей большую часть Вселенной.
Темная материя — загадка, которую предстоит разгадать
Темная материя составляет около 85 % массы Вселенной, но она остается совершенно невидимой для наших глаз. Ее нельзя увидеть или обнаружить непосредственно с помощью традиционных средств наблюдения, таких как телескопы. Это происходит потому, что она не излучает ни свет, ни электромагнитное излучение. Несмотря на это, ученые сделали вывод о ее существовании, наблюдая за ее гравитационным влиянием на видимую материю.
Когда астрономы изучают галактики, они обнаруживают, что количество видимой материи, такой как звезды, планеты или газовые облака, слишком мало, чтобы объяснить гравитационную силу, необходимую для удержания галактик вместе. Другими словами, если бы мы учитывали только видимую материю, галактики должны были бы разойтись под действием собственного вращения.
Вот тут-то и вступает в игру темная материя: она действует как невидимый гравитационный клей, который не дает галактикам распадаться и позволяет звездам двигаться с гораздо большими скоростями, чем это можно было бы наблюдать в отсутствие этой скрытой массы. Это явление наблюдается и в более крупных масштабах, например, в крупномасштабной структуре Вселенной, где целые скопления галактик удерживаются вместе этой невидимой силой. Таким образом, темная материя выступает в роли невидимой, но неотвратимой силы, которая формирует структуру всего космоса.
Первобытные черные дыры: свидетели Большого взрыва
Несмотря на косвенные свидетельства и математические модели, подтверждающие ее наличие, ученые до сих пор озадачены вопросом о ее точной природе. Одна из самых популярных теорий гласит, что темная материя состоит из экзотических частиц. Однако ни один эксперимент пока не смог их обнаружить. Это побудило исследователей изучить другие возможности. Один из самых перспективных — первозданные черные дыры.
Первобытные черные дыры отличаются от известных нам черных дыр. В отличие от обычных черных дыр, которые образуются в результате коллапса массивных звезд, первозданные черные дыры, как считается, возникли через доли секунды после Большого взрыва. В то время Вселенная была чрезвычайно плотной, и случайные флуктуации в распределении материи позволили бы сформироваться этим сверхкомпактным объектам.
Особенно интересно то, что эти черные дыры были бы крошечными, сравнимыми по размеру с атомом, но при этом обладали бы огромной плотностью. В то время как масса звездных черных дыр в несколько раз превышает массу Солнца, масса первобытных черных дыр может составлять всего несколько тонн.
Новое исследование предполагает, что если эти микроскопические черные дыры существуют, то некоторые из них могут время от времени проходить через Солнечную систему. По оценкам ученых, первобытная черная дыра может проходить через район внутренних планет (Меркурий, Венера, Земля и Марс) примерно раз в десятилетие.
Как можно обнаружить эти невидимые объекты?
Такие проходы могут создавать небольшие возмущения на орбитах этих планет. Например, траектория движения Земли вокруг Солнца может быть слегка изменена притяжением одной из этих черных дыр. Чтобы проверить эту гипотезу, необходимо с предельной точностью следить за орбитами планет. Если первобытная черная дыра пройдет рядом, она вызовет колебания в траектории планеты. Затем эти колебания можно будет измерить и проанализировать, чтобы определить, соответствуют ли они гравитационному воздействию микроскопической черной дыры.
Однако обнаружить такое возмущение далеко не просто. Изменения орбиты Земли, например, были бы очень минимальными. Более того, будет сложно отличить эффект, вызванный первобытной черной дырой, от ошибки измерений или другой естественной причины. Чтобы преодолеть эту проблему, ученые сейчас работают со сложными компьютерными моделями, чтобы смоделировать влияние этих черных дыр на объекты Солнечной системы.
Почему это важно?
Обнаружение первозданных черных дыр в Солнечной системе может не только подтвердить их существование, но и решить знаменитую загадку темной материи. Если эти черные дыры действительно существуют, то они могут составлять, по крайней мере, значительную часть темной материи.
Такое открытие радикально изменит наши представления о космосе и откроет путь к новым исследованиям происхождения и эволюции Вселенной, особенно в первые моменты после Большого взрыва.
Подробности исследования опубликованы в журнале Physical Review D.
