Гравиволны открыли нам окно в космос, делая видимыми столкновения черных дыр. Интересно, что некоторые ЧД поражают необычными параметрами: они либо слишком тяжелы, либо удивительно легки, выходя за рамки классических звездных сценариев. Это навело ученых на смелое предположение: вероятно, часть этих объектов возникла не из угасающих звезд, а мгновения спустя после Большого взрыва. Такие гипотетические образования получили название первичных черных дыр.
Ключевое значение этой гипотезы в том, что обилие первичных ЧД способно раскрыть тайны темной материи, неуловимой субстанции, на долю которой приходится около восемьдесят пять процентов космического вещества.
Астрофизики провели детальный анализ информации, собранной проектами LIGO, VIRGO и KAGRA в рамках первого этапа четвертой наблюдательной кампании (O4a). Зафиксировав восемьдесят пять слияний компактных тел, они решили выяснить, возможно ли объяснить часть таких событий присутствием первичных черных дыр в космосе.
Построение исследовательских моделей
Научный коллектив разработал серию модельных сценариев. Первый опирался на классическое представление: каждое зафиксированное столкновение вызвано слиянием ЧД, сформировавшихся в финале жизни массивных звезд. Второй сценарий допускал связь определенных событий именно с первичными черными дырами. Третий, комплексный вариант, предполагал параллельное существование обоих типов популяций в нашей Вселенной.
Гравиволны: ключевой инструмент поиска
Сами гравитационные волны выступили основным индикатором в этой работе. Логично: если первичные ЧД действительно распространены повсеместно, их неизбежные слияния генерировали бы постоянный поток гравиволн. При этом множество далеких и слабых столкновений должно было бы создавать фоновый гравитационный гул, наполняющий космическое пространство.
Главный вывод исследования как раз и связан с отсутствием ожидаемого сигнального избытка. Тщательные расчеты продемонстрировали: первичные черные дыры, чья масса варьируется от 0,6 до 100 солнечных, способны формировать только ничтожную часть темной материи. Сегодня эти ограничения признаны наиболее строгими для объектов данной категории.
Надежды на будущие исследования
Авторы препринта на платформе Корнеллского университета затронули также тему сверхлегких первичных ЧД, чья масса в тысячи раз меньше солнечной. Непосредственное их обнаружение почти нереально, однако они потенциально образуют двойные системы в пределах Млечного Пути. Хотя современные установки LIGO/VIRGO/KAGRA пока не обладают достаточной точностью для уверенного выявления подобных сигналов, ожидается, что наблюдения будущего смогут пролить свет и на этот проект.
Значение открытия для космологии
Таким образом, новая научная работа устанавливает весомые ограничивающие рамки на численность первичных черных дыр. Если они и есть во Вселенной, то либо их количество крайне мало, либо их масса лежит в диапазонах, пока малодоступных для регистрации существующими детекторами.
Для понимания Вселенной данный итог важен: каждое подобное исследование помогает космологам методично отбраковывать неподтвердившиеся сценарии, объясняющие природу темной материи. Пока ни одна из множества разрабатываемых теорий так и не получила надежного экспериментального подтверждения.
Источник: naked-science.ru
