Первичные чёрные дыры были одними из любимых гипотетических объектов астрономии на протяжении десятилетий — небесный эквивалент «может быть, позже», которое так и не наступило. Теперь исследователи из Университета Майами считают, что недавнее обнаружение гравитационных волн может наконец вывести эти древние объекты из области теории в категорию «о, так вот где пряталась тёмная материя».

Первичные чёрные дыры, для тех, кто не в курсе ранней истории Вселенной, предположительно образовались в первую долю секунды после Большого взрыва, задолго до того, как первые звёзды или галактики взялись за ум. В отличие от чёрных дыр, образующихся при коллапсе звёзд, эти гипотетические объекты могут иметь размер от астероида до гораздо более крупных тел — в общем, вселенский хлам из кладовки.

Хотя ни одна первичная чёрная дыра ещё не была подтверждена, учёные считают, что они могут ответить на несколько важных вопросов о Вселенной. Один из самых больших — природа тёмной материи, невидимого вещества, составляющего около 85 процентов всей материи и обеспечивающего гравитационное притяжение, которое помогает удерживать галактики вместе. Так что, знаете, довольно важно.

«Мы считаем, что наше исследование поможет подтвердить, что они действительно существуют», — сказал Нико Каппеллути, доцент кафедры физики Университета Майами, ссылаясь на исследование, которое он провёл с аспирантом Альберто Магараджа.

Их работа основана на возможном открытии, о котором сообщила лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), которая в конце прошлого года зафиксировала необычный сигнал гравитационных волн. Гравитационные волны — это рябь в пространстве-времени, порождаемая одними из самых violent событий во Вселенной, включая столкновения чёрных дыр — в общем, космический эквивалент броска камня в пруд, если бы камень был чёрной дырой, а пруд — тканью реальности.

Большинство известных чёрных дыр образуются после взрыва массивных звёзд как сверхновых. Их массы обычно варьируются от нескольких масс Солнца до миллиардов солнечных масс. Но в ноябре LIGO выдала автоматическое предупреждение о слиянии, в котором по крайней мере один объект, по-видимому, имел массу меньше одной солнечной. Такую маленькую чёрную дыру было бы трудно объяснить обычной звёздной эволюцией, и вместо этого она могла бы указывать на первичную чёрную дыру — астрономический эквивалент находки кости динозавра у себя на заднем дворе.

Не все убеждены. Некоторые астрофизики предположили, что сигнал может быть просто шумом в чрезвычайно чувствительных детекторах LIGO, а не свидетельством замечательного нового открытия. Потому что иногда всплеск — это просто всплеск.

Каппеллути и Магараджа утверждают, что обнаруженный объект лучше всего объясняется как первичная чёрная дыра, образовавшаяся в плотных условиях ранней Вселенной, задолго до появления звёзд. Чтобы проверить эту идею, исследователи оценили, сколько первичных чёрных дыр может существовать в космосе и как часто LIGO должна их обнаруживать. «Наши результаты обнадёживают», — сказал Магараджа. «Мы предсказываем, что субсолнечные чёрные дыры, подобные той, что, возможно, наблюдала LIGO, действительно должны быть редкими, что согласуется с тем, как редко такие события наблюдались до сих пор».

Их выводы, опубликованные в The Astrophysical Journal, предполагают, что загадочный сигнал LIGO не имеет обычного астрофизического объяснения и наиболее согласуется с первичной чёрной дырой. Исследование «показывает, что наиболее правдоподобное объяснение сигнала LIGO, у которого нет никакого обычного астрофизического объяснения, — это обнаружение первичной чёрной дыры», — сказал Каппеллути. «И наше исследование указывает на то, что эти первичные чёрные дыры могут составлять значительную часть, если не всю, тёмной материи».

Тем не менее оба исследователя подчёркивают, что одного обнаружения недостаточно, чтобы решить вопрос. Пока учёным остаётся ждать, зафиксируют ли LIGO и её международные партнёры дополнительные события, соответствующие той же схеме. «LIGO уловила то, что является очень сильным свидетельством»