Образовались ли в результате Большого взрыва бесчисленные черные мини-дыры? Но если даже да, то скорее всего не в таком количестве, чтобы объяснить происхождение и природу темной материи.
Иллюстрация: © Peter Jurik / stock.adobe.com
Образовавшиеся во время Большого взрыва очень маленькие черные дыры долгое время считались возможными кандидатами на роль основных источников темной материи. Но полученные в результате нового исследования данные такое предположение опровергают. Как выяснилось, от них могло произойти, вероятно, не более одной десятой процента этого невидимого компонента массы вселенной. Как написали Матье Будо и Марко Сирелли из Сорбонны в научном журнале «Physical Review Letters», на это указывают данные, полученные с космического зонда Voyager 1. Зонд с помощью своей аппаратуры искал во вселенной электроны определенной энергии, которая отдается в пространство в соответствии с популярной теорией черных дыр. Эта энергия, получившая названия излучение Хокинга, должно было бы создаваться квантово-механическими эффектами на горизонте темных гигантов.
Будо и Сирелли в рамках своей работы занимались поиском совершенно иного класса черных дыр: особо малые черные дыры массой, не превышающей массу комет и астероидов. Правда, до сих пор никто не может ни подтвердить, ни опровергнуть, существуют ли черные дыры такой массы вообще. Если бы они действительно существовали и на самом деле создавали излучение Хокинга, то соответствующие электроны и позитроны с энергетической мощностью в несколько миллионов электрон-вольт должны были бы дрейфовать в космическом пространстве.
Такое излучение отклонялось бы магнитным полем Солнца, поэтому вблизи Земли его измерить было бы практически невозможно. Для получения ответа на вопрос исследователи обратились в аппаратуре космического зонда-дальнобойщика Voyager 1, который уже находится по ту стороны гелиопаузы в межзвездной среде, и мог бы, в принципе, обнаруживать нужные частицы.
Позитроны и электроны на своем пути сквозь межзвездную среду довольно быстро теряют свою энергию. По этой причине Voyager способен отслеживать частицы только из источников в радиусе нескольких тысяч световых лет — но этого было бы вполне достаточно, чтобы определить среднюю плотность для этих объектов, считают Будо и Сирелли.
Их исследование направлено на самый нижний диапазон масс, который сегодня теоретически могут занимать черные дыры — объекты были бы именно таких размеров, при которых они не испарились бы со времен начала вселенной, но при этом достаточно маленькими, чтобы не выдавать себя гравитационными взаимодействиями.
Снова и снова астрофизики прочесывают вселенную в поисках больших черных дыр. И известно их уже немало. Но при этом они не могут объяснить существование темной материи в том количестве, в котором она присутствует во вселенной. Например, исследование, опубликованное в 2018 году, показало, что их слишком мало, чтобы объяснить всю эту темную материю.
И вот теперь весьма призрачной становится надежда и на маленькие, чисто гипотетические объекты, которые ученые называют «черными мини-дырами». Как следует из результатов анализа, проведенного обоими учеными, поток частиц, измеренный Voyager 1, оказался в 1000-1000000 раз меньше того, чем должны были бы производить черные дыры такого размера для того, чтобы объяснить их вклад в образование и существование темной материи. Полученные результаты хорошо согласуются и с измерениями фона космического гамма-излучения, которые тоже серьезно ограничивают возможность потенциального вклада таких первичных черных дыр в темную материю.
