Завдяки спостереженню за гравітаційними хвилями вчені, можливо, вперше виявили докази первісних чорних дір – реліктів найдавніших моментів існування Всесвіту. Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO) і Virgo виявили 12 листопада сигнал, який не відповідає відомим астрофізичним подіям, потенційно вказуючи на злиття об’єктів, надто малих, щоб бути залишками зірок.
Незвичайний сигнал: S251112cm
З 2012 року LIGO і Virgo підтвердили наявність гравітаційних хвиль від зіткнення чорних дір і нейтронних зірок. Однак подія під назвою S251112cm виділялася: маса одного з об’єктів, що злилися, була занадто мала, щоб пояснити її стандартним колапсом зірки. Як сказала фізик Даремського університету Джуна Крун: «Якщо це виявиться реальністю, це буде величезне відкриття». Це буде перше пряме спостереження чорної діри, утвореної не з вмираючої зірки, а в екстремальних умовах раннього Всесвіту.
Первісні чорні діри: тривале теоретичне існування
Концепція первинних чорних дір (PBHs) налічує десятиліття тому. На відміну від зоряних чорних дір, які утворюються під час колапсу зірок, первинні чорні діри, як вважають, виникли внаслідок коливань щільності в надгарячій плазмі Великого вибуху. Їх потенційний діапазон мас величезний – від часток атома до 100 000 мас Сонця.
Чому це важливо? Первинні чорні діри можуть пояснити деякі з найбільших таємниць Всесвіту. Якщо вони існують, вони можуть становити значну частину темної матерії, невидимої речовини, яка становить 85% маси Всесвіту. На відміну від багатьох інших кандидатів у темну матерію, їхнє існування не потребує нової фізики, що виходить за межі нашого поточного розуміння.
Помилкові тривоги та невизначеності
Однак сигналом може бути помилкова тривога. LIGO-Virgo виявляє помилкові сигнали приблизно раз на чотири роки. Це особливо проблематично для рідкісних подій, таких як S251112cm. Попередження звузило розташування джерела лише до області, що в 6000 разів ширша за Місяць, що ускладнило подальші електромагнітні спостереження.
Радіація та випаровування Хокінга
Навіть якщо це правда, виявлена чорна діра може проіснувати недовго. Стівен Хокінг висунув теорію про те, що чорні діри випромінюють випромінювання, змушуючи їх з часом випаровуватися. Більш легкі первісні чорні діри зникли б незабаром після Великого вибуху, тоді як більш важкі, можливо, повільно розпадаються сьогодні.
Пошук триває
Наразі дослідники можуть лише проаналізувати сам сигнал гравітаційної хвилі, щоб уточнити своє розуміння. Необхідно більше таких виявлень, щоб з упевненістю підтвердити існування первинних чорних дір, але вчені визнають, що такі події можуть бути надзвичайно рідкісними.
«Здається малоймовірним, що ми дійсно зможемо з упевненістю знати, чи був цей сигнал справжнім чи ні», — підсумував Крун.
Незалежно від того, чи це справжнє відкриття, чи статистична випадковість, S251112cm демонструє потенціал астрономії гравітаційних хвиль для дослідження найдавніших епох Всесвіту та виявлення прихованих компонентів темної матерії.
