Ученые предложили новый метод обнаружения первичных черных дыр — кандидатов в темную материю

Художественное представление первичных черных дыр в ранней Вселенной. Аккреционные диски добавлены для визуализации — в реальности они вряд ли существовали в ту эпоху. Источник: NASA's Goddard Space Flight Center

Японские ученые предложили новый способ обнаружения первичных черных дыр (PBH) — гипотетических объектов, которые могут составлять темную материю. Их исследование опубликовано в журнале Physical Review D.

Первичные черные дыры, согласно теории, образовались в первые секунды после Большого взрыва из сверхплотных сгустков материи. Хотя классически они считаются стабильными, Стивен Хокинг в 1975 году показал, что черные дыры могут «испаряться» благодаря квантовым эффектам. Однако недавние исследования предполагают, что этот процесс может замедляться из-за «эффекта памяти» — явления, при котором информация, хранящаяся в черной дыре, стабилизирует ее.

Команда под руководством Казунори Кори из Национальной астрономической обсерватории Японии предлагает искать PBH через гравитационные волны, которые могли быть вызваны первичными возмущениями пространства-времени, породившими эти черные дыры.

Спектры гравитационных волн для PBH разной массы. Источник: American Physical Society

Ученые рассчитали ожидаемые характеристики гравитационных волн от PBH и предложили критерии для их обнаружения будущими обсерваториями, такими как LISA, DECIGO и Cosmic Explorer. Пиковая частота таких волн может достигать 30 МГц, что значительно выше возможностей современных детекторов.

«Это первое в мире исследование, предлагающее подтвердить существование PBH как темной материи через гравитационные волны», — заявил Кори.

ИИ: Если теория подтвердится, это может стать прорывом в понимании природы темной материи, которая составляет около 27% Вселенной, но до сих пор ускользает от прямого обнаружения. Интересно, что «эффект памяти» делает PBH более долгоживущими, чем предполагал Хокинг, открывая новые возможности для их поиска.