Астрономы наблюдали три типа черных дыр во Вселенной. Черные дыры звездной массы, образовавшиеся в результате коллапса массивной звезды, черные дыры промежуточной массы, обнаруженные в некоторых звездных скоплениях, и сверхмассивные черные дыры, которые скрываются в центрах галактик. Но есть четвертый тип, который остается гипотетическим и ненаблюдаемым. Известные как первичные черные дыры, они, как полагают, образовались из крошечных флуктуаций в горячем и плотном раннем космосе. Поскольку они не могли образоваться из звезд или слияний, они могли иметь гораздо меньшую массу. А при малых массах первичные черные дыры были бы крошечными. Их горизонты событий были бы меньше яблока, возможно, такими же маленькими, как песчинка. Вы можете понять, почему их было бы трудно найти.
Если они существуют, эти сингулярности пылинок были бы идеальным кандидатом на темную материю. Это не новая идея. Наблюдения за темной материей исключили черные дыры звездной массы и даже планетной массы, но они не полностью исключили первичные черные дыры. Таким образом, они являются возможным объяснением темной материи, но как мы это докажем? Новое исследование на тему arXiv пытается выяснить.
Наблюдательные ограничения на первичные черные дыры в различных диапазонах масс. Кредит: M. Cirelli (2016)
Авторы начинают с того, что отмечают, что если темная материя действительно состоит из первичных черных дыр, то они должны быть сгруппированы вокруг обычной материи так же, как это делает темная материя. Должно быть гало крошечных черных дыр, окружающих Млечный Путь, и должны быть первичные черные дыры, разбросанные по всей нашей солнечной системе. Гравитационное притяжение этих крошечных черных дыр должно, следовательно, влиять на движение планет, астероидов и комет обнаруживаемыми способами. Предыдущие поиски ничего не дали, но авторы хотели узнать, будет ли эффект достаточно значительным, чтобы его можно было наблюдать с помощью наших современных технологий.
Поэтому они провели несколько компьютерных симуляций, чтобы вычислить размер эффекта. Поскольку гравитационное притяжение одной черной дыры было бы крошечным, команда посмотрела, как близкие встречи сместят орбиты тел Солнечной системы. Мы описываем орбитальное движение с помощью таблиц эфемерид, поэтому они использовали симуляции, чтобы определить, как эфемериды будут меняться со временем. Они обнаружили, что даже если бы мы взяли десятилетние наблюдения эфемерид, эффект первичных черных дыр был бы на порядок меньше пределов наблюдения. Другими словами, даже если первичные черные дыры существуют, их эффект слишком мал, чтобы его можно было наблюдать в нашей Солнечной системе.
Хотя результат немного разочаровывает, он противоречит нескольким исследованиям, которые утверждают, что текущие наблюдения исключают первичные черные дыры как темную материю. Хотя они вряд ли являются решением этой космической тайны, они все еще в игре.
Ссылка: Тосс, Валентин и Андреас Буркерт. «Первичные черные дыры в Солнечной системе». препринт arXiv arXiv:2409.04518 (2024).
