Кубанский государственный технологический университет

Первичные черные дыры укажут на темную материю

08-02-2012
Ученые уже давно хотят обнаружить и изучить темную материю - невидимое вещество, которое составляет большую часть массы Вселенной. Ученые из Принстонского университета и Университета Нью-Йорка предложили новый метод поиска этого загадочного вещества: с помощью первичных черных дыр, сталкивающихся со звездами.

Теоретически первичные черные дыры - это остатки Большого Взрыва, они обладают свойствами темной материи и являются одним из ее предполагаемых источников. Если первичные черные дыры являются источником темной материи, то наличие огромного количества звезд в галактике Млечный Путь (примерно 100 млрд) делает неизбежным столкновение звезды с первичной черной дырой. В отличие от больших черных дыр, первичные черные дыры не смогут мгновенно «проглотить» звезду, а вызовут заметные колебания на ее поверхности. Таким образом многочисленные телескопы и спутники имеют все шансы обнаружить черную дыру в момент прохождения звезды сквозь ее гравитационное поле.

Рисунок: обнаружить небольшие первичные черные дыры непросто, а ведь именно они, возможно, и являются источником скрытой массы Вселенной

Компьютерная модель, разработанная учеными, позволяет создать точный метод обнаружения первичных черных дыр во время их столкновения со звездами. По подсчетам специалистов, в нашей галактике должно ежегодно происходить до 10 тыс. таких событий.

Хотя темная материя и не наблюдается непосредственно, астрономы полагают, что галактики находятся в ее широком ореоле, о чем можно судить по его гравитационному воздействию на видимые звезды и облака газа. Как и другие предполагаемые источники темной материи, первичные черные дыры трудно обнаружить, поскольку они не испускают и не поглощают свет, воздействуя на близлежащие объекты лишь слабыми гравитационными эффектами.

Кроме того, не совсем понятно, какого размера должна быть первичная черная дыра. Текущий прогнозируемый диапазон масс был создан на основе прямых наблюдений излучений Хокинга - выбросов гамма-лучей из черной дыры и искривления света вокруг больших звезд. Однако разница в массе между этими явлениями огромна даже по астрономическим меркам. Излучение Хокинга можно наблюдать только если масса испаряющейся черной дыры составляет менее 100 квадриллионов грамм. С другой стороны, объект должен быть больше, чем 100 септиллионов (24 нуля) граммов, чтобы свет начал его заметно огибать.

Получается, что искать первичные черные дыры надо в широком диапазоне в 1 млрд, что можно сравнить с поиском неизвестного объекта весом где-то между монеткой и карьерным самосвалом. Американским ученым удалось существенно сузить зону поиска и установить более конкретные величины излучений первичных черных дыр. С помощью компьютерного моделирования на основании наблюдения Солнца они определили, что первичная черная дыра размером более 1 секстиллиона (21 ноль) граммов – это примерно с массу астероида – уже будет заметно влиять на поверхность звезды.

Новый метод может помочь обнаружить первичные черные дыры и, возможно, даст ответы на многочисленные вопросы о природе темной материи