Черные дыры размером с атом водорода могут мчаться через солнечную систему незамеченными. Но их дни в режиме скрытности могут быть сочтены.

Две группы исследователей предлагают методы поиска этих крошечных, гипотетических объектов, которые имели бы массу астероида. Поскольку они могли образоваться в ранней вселенной, их называют примордиальными черными дырами.

Если они существуют, примордиальные черные дыры в этом диапазоне масс могут объяснить часть или даже всю темную материю во вселенной. Этот неизвестный невидимый источник массы оказывает гравитационное влияние на галактики и, что странно, кажется, превышает нормальную материю примерно в 6 раз. Обширные поиски субатомных частиц, которые могли бы объяснить темную материю, не дали результатов, что вновь привлекло внимание к примордиальным черным дырам. 

Черные дыры обычно образуются, когда умирающая звезда коллапсирует, в результате чего образуется черная дыра с массой как минимум в несколько раз превышающей массу солнца. Некоторые ученые считают, что более мелкие черные дыры могли образоваться в ранней вселенной, возможно, из-за квантовых флуктуаций, которые заставили части пространства коллапсировать непосредственно.

Когда такая примордиальная черная дыра проходит близко к планете, это может привести к заметным эффектам, несмотря на его крошечный размер, сообщают исследователи 17 сентября в журнале Physical Review D. «Невероятно сильное гравитационное притяжение этого примордиального черного дыры заставит Марс колебаться на своей орбите вокруг солнца», говорит космолог Сара Геллер (Sarah Geller), стипендиат Национального научного фонда, базирующаяся в Университете Калифорнии в Санта-Крус (Santa Cruz). В будущем Геллер и ее коллеги планируют сотрудничать с исследователями, которые умеют проводить детализированные симуляции солнечной системы, чтобы проанализировать данные на наличие колебаний. 

Аналогично, пролет примордиального черного дыры может потрясти GPS-спутники и аналогичные спутниковые сети, сообщают космолог Себастьен Клесс (Sébastien Clesse) и его коллеги 16 сентября в том же журнале. Если примордиальная черная дыра c массой астероида пролетит мимо Земли на расстоянии тысяч или сотен тысяч километров, спутники могут изменить высоту на небольшую, но определяемую величину. «Это очень захватывающе знать, что у нас есть некоторые зондов, которые можно использовать для реального обнаружения «малышовых» черных дыр в солнечной системе», говорит Клесс из Свободного университета (Université Libre) Брюсселя в Бельгии. 

Примордиальные черные дыры  массой астероида могут пролетать через внутреннюю солнечную систему всего раз в десятилетие. К счастью, у ученых есть десятилетия данных о траекториях спутников. То же самое касается орбиты Марса, благодаря роверам и спутникам вокруг планеты. 

По сравнению с техникой планетарного колебания, поиск спутников будет чувствителен к примордиальным черным дырам меньших масс. «Это очень дополняет друг друга», говорит астрофизик и метролог Бруно Бертран (Bruno Bertrand) из Королевской обсерватории Бельгии в Уккле (Royal Observatory of Belgium in Uccle), который был соавтором статьи о спутниках.

Обычные астероиды могут имитировать сигнатуру примордиальных черных дыр. Но черные дыры будут двигаться со скоростью около 200 километров в секунду и происходить из-за пределов солнечной системы. Это редкость для космических объектов. «lМы никогда не видели объект, проходящий через солнечную систему, который имел бы характеристики, которые мы ассоциировали бы с транзитом черной дыры», говорит физик Бен Леман (Ben Lehmann) из MIT, соавтор статьи о планетарном методе. Чтобы подтвердить это, в идеале ученые должны обнаружить колебания в реальном времени и проверить наличие каких-либо космических объектов, которые могли бы это объяснить.

Другие эффекты, которые могут повлиять на орбиты планет, также нужно учитывать такие, как солнечный ветер заряженных частиц, исходящий от солнца, говорит астрофизик Андреас Буркерт (Andreas Burkert) из Лудвиг-Максимилиан-Университета (Ludwig-Maximilians-Universität) в Мюнхене в Германии, который не участвовал в двух исследованиях. И спутниковая техника может быть особенно сложной, добавляет он, утверждая, что примордиальная черная дыра, проходящая достаточно близко к Земле для обнаружения, может быть крайне редким событием. Поэтому на данный момент Буркерт говорит: «Я не думаю, что это реалистично. Но я оптимистичен, что это может быть возможно в какой-то момент».

Источник: Science News