Международная исследовательская группа обнаружила, что первичные черные дыры — те гипотетические остатки ранних моментов Вселенной — могут вызывать взрывы белых карликов как сверхновые типа Ia. Потому что именно этого не хватало космосу: больше взрывов. Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, также предполагает, что эти необычные взрывы могут помочь объяснить загадочную картину химического изобилия, наблюдаемую среди звезд Млечного Пути.

Считается, что первичные черные дыры (ПЧД) образовались во время космической инфляции, когда быстрое расширение Вселенной усилило крошечные флуктуации в распределении материи. Их давно предлагали в качестве кандидатов на роль темной материи — невидимого вещества, которое, как предполагается, составляет около 90% всей материи во Вселенной по массе. Потому что, конечно, почему бы не добавить «тайно взрывающиеся звезды» в список того, чем может заниматься темная материя.

Вот предлагаемый механизм: когда первичные черные дыры путешествуют по космосу, они иногда могут проходить сквозь белого карлика — плотный звездный остаток, оставшийся после того, как маломассивная звезда исчерпала топливо. Гравитация черной дыры создаст мощные приливные силы внутри звезды, дестабилизируя ее и вызывая взрыв как сверхновой типа Ia (SNe Ia). Сверхновые типа Ia — это чрезвычайно яркие взрывы, которые, как обычно считается, происходят, когда белый карлик становится нестабильным и испытывает неуправляемую термоядерную реакцию. Но кому нужны «обычные представления», когда можно иметь «возможно, вызванные крошечной черной дырой»?

Исследование возглавил Шинг-Чи Люн, доцент Политехнического института SUNY и приглашенный научный сотрудник Токийского университета в Институте физики и математики Вселенной Кавли (Kavli IPMU). В команду также входили приглашенный старший научный сотрудник Kavli IPMU Кеничи Номото и старший научный сотрудник Kavli IPMU Александр Кусенко. Они исследовали движение, яркость и химические свойства сверхновых, полученных через этот предлагаемый канал взрыва, инициируемого ПЧД.

В более ранней статье, опубликованной в 2025 году, команда показала, что взрывы, инициируемые ПЧД, могут производить SNe Ia со свойствами, очень похожими на те, что генерируются стандартными моделями. Для нового исследования они сравнили свои модели с несколькими хорошо известными остатками сверхновых (Тихо, Кеплер, 3C 397), близлежащими сверхновыми (например, SN 2011fe, SN 2012cg) и химическим изобилием звезд Млечного Пути. Их результаты показали, что SNe Ia, инициируемые ПЧД, могут воспроизвести несколько характеристик, наблюдаемых в этих сверхновых и их остатках.

Исследователи изучили радиоактивные изотопы, такие как Ni-56, Ni-57, и стабильные элементы, такие как Mn и Ni. Эти химические сигнатуры позволили им оценить массы и металличности звезд, которые произвели взрывы. Металличность — количество металла, когда звезда образовалась, что указывает на время рождения звезды в космическом возрасте — дает подсказки о том, когда образовалась звезда и каковы были химические условия в тот момент истории Вселенной. (В астрономии «металлы» — это элементы тяжелее водорода и гелия, потому что у астрономов свои определения.)

Команда также использовала модели сверхновых, чтобы изучить, как этот механизм взрыва может способствовать химическому обогащению галактики. Сверхновые выбрасывают в пространство вновь образованные элементы, которые позже могут стать частью новых звезд и планет. Анализ показал, что ненулевая доля SNe Ia, инициируемых ПЧД, может потребоваться для объяснения тенденции химического изобилия, наблюдаемой у звезд по всему Млечному Пути. Это предполагает, что первичные черные дыры могли влиять на химическую эволюцию нашей галактики через звездные взрывы, которые они вызывали.

«Наша работа предполагает, что некоторые сверхновые, которые мы наблюдаем на небе, могут быть результатом ПЧД. Поэтому, даже если мы не можем напрямую наблюдать эти ускользающие сущности, они оставляют много интересных улик в природе, чтобы мы могли исследовать их свойства», — сказал Люн. Исследователи планируют расширить свое исследование, изучая, как ПЧД-