Физики из Массачусетского технологического института (MIT) в США в новом исследовании предполагают, что микроскопические первичные черные дыры, если они на самом деле составляют большую часть темной материи во Вселенной, могут проходить через Солнечную систему по крайней мере один раз в год. десятилетие.
По мнению исследователей, явление такого типа может вызвать небольшие колебания на орбите Марса, которые можно обнаружить с помощью современных технологий. Это наблюдение помогло бы подтвердить гипотезу о том, что первичные черные дыры являются одним из основных источников темной материи во Вселенной.
Дэвид Кайзер, профессор физики и истории науки Массачусетского технологического института, в своем заявлении подчеркивает, что ученые располагают чрезвычайно точными данными о расстоянии между Землей и Марсом с погрешностью около 10 сантиметров. «Мы воспользовались этой точностью, чтобы добиться тонкого эффекта. Если мы ее найдем, это может укрепить интригующую идею о том, что вся темная материя состоит из первичных черных дыр, образовавшихся менее чем через секунду после Большого взрыва и вращающихся вокруг Вселенной в течение 14 миллиардов лет».
Исследование возглавляли Тунг Тран, ныне аспирант Стэнфордского университета, Сара Геллер, научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Крус, и Бенджамин Леманн, исследователь из Массачусетского технологического института.
Большая часть Вселенной состоит из темной материи
Около 80% вещества во Вселенной состоит из темной материи, которую невозможно наблюдать напрямую, но о ее существовании можно судить по гравитационному воздействию, которое она оказывает на галактики и звезды.
Физики пытались обнаружить эту темную материю с помощью инструментов на Земле, обычно предполагая, что она существует в форме экзотических частиц, которые могут распадаться на наблюдаемые частицы. Однако эти эксперименты на сегодняшний день не увенчались успехом.
Альтернативная теория, которая снова набрала обороты, предполагает, что темная материя состоит из первичных черных дыр. Эти черные дыры были бы гораздо меньше тех, что образовались при коллапсе звезд, и появились бы в первые мгновения после Большого взрыва. Несмотря на то, что они микроскопичны, они будут иметь огромную плотность, сравнимую по массе с крупнейшими астероидами Солнечной системы.
Исследуя эту гипотезу, команда Массачусетского технологического института провела расчеты, чтобы понять, какое воздействие могла бы оказать первичная черная дыра, если бы она прошла близко к небесным телам, таким как Земля или Луна. Исследование показало, что пролет первичной черной дыры может привести к образованию небольших частиц. колебания орбит этих тел.
Основываясь на оценках количества темной материи и массы черных дыр, ученые подсчитали, что эти объекты должны пересекать Солнечную систему в среднем раз в 10 лет.
Читать далее:
Первичная черная дыра может вызвать микроотклонение орбиты Марса
Чтобы проверить эту гипотезу, было проведено моделирование черных дыр с массами, близкими к массам астероидов. Эти дыры были спроектированы так, чтобы пролетать через Солнечную систему со скоростью около 240 000 км/ч под разными углами.
Результаты показали, что первичная черная дыра, проходящая на расстоянии сотен миллионов километров от Марса, вызовет небольшое изменение орбиты планеты. Это колебание будет составлять примерно один метр в течение нескольких лет – небольшое отклонение, но его можно обнаружить высокоточными приборами, которые сегодня наблюдают за нашим соседом.
Хотя это колебание может быть признаком первичных черных дыр, исследователи признают, что необходимо устранить другие возможные причины, такие как прохождение астероидов. «Нам необходимо сравнить данные с типичными траекториями астероидов и других тел Солнечной системы», — подчеркивает Кайзер. Поскольку астрономы десятилетиями следили за движением космических камней, это могло бы помочь различить эти два сценария.
Теперь команда планирует сотрудничать с группами, имеющими опыт моделирования объектов Солнечной системы. Идея состоит в том, чтобы смоделировать встречи первичных черных дыр с планетами и лунами и изучить эти эффекты более детально. «Мы совершенствуем моделирование, чтобы более точно наблюдать воздействие этих столкновений на небесные тела», — объясняет Геллер.
Эти достижения могут открыть новые возможности для исследования природы темной материи, одной из величайших загадок современной космологии.