Ученые говорят, что LIGO, возможно, обнаружила первую первичную черную дыру
Первичные черные дыры (ПЧД) представляют собой особый тип черных дыр, которые, как полагают, образовались из плотных карманов субатомной материи в течение секунды после Большого взрыва. Новое исследование сообщает о том, что может быть первым прямым наблюдением одной из них.
На доказательство могут уйти годы, но такая возможность впечатляет.
Черные дыры обычно возникают в результате коллапса сверхновой звезды, но ученые уже давно полагают, что ПЧД могли существовать в самые ранние моменты ее существования. Вселенная тоже, без звезды. Они всегда были теоретическими, но в последнее время появляется все больше свидетельств, намекающих на их существование.
Теперь астрофизики Альберто Магараджиа и Нико Каппеллути из Университета Майами заметили еще одну потенциальную ПЧД с помощью Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), расположенной на двух объектах в Вашингтоне и Луизиане.
Гравитационные волны, которые обнаруживает LIGO, представляют собой рябь. пространство-время и может быть вызвано столкновением двух черных дыр. Сигнал, полученный LIGO и исследованный исследователями, указал на столкновение, в котором один из объектов имел массу меньше одной солнечной (массы Солнца) – потенциально ПЧД.
«Наиболее распространенные черные дыры образуются в результате взрыва сверхновой, смерти массивной звезды», – говорит Каппеллути. «Таким образом, их массы могут варьироваться от нескольких масс Солнца до миллиардов солнечных масс».
С другой стороны, первичные черные дыры, как ожидается, будут иметь гораздо меньшие массы.
«Мы считаем, что наше исследование поможет подтвердить, что [PBH] действительно существуют», — говорит Каппеллути.
Дальнейшее изучение сигнала, известного как S251112cm, необходимо для того, чтобы знать наверняка, но исследователи говорят, что существование ПЧД с подсолнечной массой является наиболее вероятным объяснением.
Магараджиа и Каппеллути также провели расчеты ожидаемой частоты появления ПЧД в космосе и исходя из этого, как часто можно ожидать, что LIGO будет их обнаруживать – что совпало с данными LIGO с момента, когда она впервые начала обнаруживать гравитационные волны в 2015 году.
«Мы попытались оценить, сколько первичных черных дыр может существовать во Вселенной и сколько из них должно быть LIGO. «И наши результаты обнадеживают. Мы предсказываем, что подсолнечные черные дыры, подобные той, которую, возможно, наблюдал LIGO, действительно должны быть редкими, что соответствует тому, как редко такие события наблюдались до сих пор».
Как и более распространенные обычные черные дыры, ПЧД не позволяют свету выходить из них, что затрудняет их обнаружение. Также считается, что они меньше других черных дыр, возможно, в некоторых случаях вплоть до размеров астероида.
Прибавьте к этому трудности, связанные с оглядыванием назад на миллиарды лет, и мы действительно говорим об обнаружении иголок в космическом стоге сена. Однако, если их удастся идентифицировать и нанести на карту, они могут помочь объяснить другое космическое явление: темную материю.
Как и ПЧД, темная материя также является гипотетической, но астрофизики считают, что она может составлять 85 процентов массы Вселенной и отвечать за удержание всего остального вместе. Хотя мы не можем напрямую видеть темную материю, ключ к ее существованию можно найти в поведении пространства и времени вокруг нас.
ПЧД могут быть ответственны за большую часть темной материи, считают эксперты. Изначально их было ошеломляюще большое количество, начиная с невероятно крошечных размеров, а затем они могли бы расшириться, чтобы заполнить просторы космоса.
Нам нужно будет обнаружить больше PBH, чтобы подтвердить их существование, но это должно стать все более вероятным, поскольку такие установки, как LIGO, продолжают модернизироваться и появляются новые инструменты — такие как Интерферометрическая космическая антенна Европейского космического агентства (LISA), детектор гравитационных волн, запускаемый в 2035.
По теме: Гайя обнаружила целый рой черных дыр, путешествующих по Млечному Пути
«LIGO получила очень убедительные доказательства существования этих типов черных дыр, но нам нужно будет обнаружить еще один такой сигнал или даже несколько других, чтобы получить убедительное подтверждение того, что они реальны», — говорит Каппеллути.
«Очевидно, что их нельзя исключить как существующие. реально.»
Результаты исследования будут опубликованы в следующем выпуске Астрофизического журнала и доступны на arXiv.
