В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Первичные черные дыры — гипотетические объекты, которые могли возникнуть сразу после Большого взрыва. В первые доли секунды материя была настолько плотной, что в некоторых областях сразу происходил коллапс с образованием черных дыр. Их масса варьировалась от микроскопических песчинок до сотен тысяч масс Солнца. Впервые эту идею выдвинули советские физики Яков Зельдович и Игорь Новиков в 1966 году, а позже развил Стивен Хокинг.
Интерес к идее первичных черных дыр значительно вырос с запуском детекторов гравитационных волн и космического телескопа «Джеймс Уэбб». Первые начали ловить волны от столкновений компактных объектов, которые потенциально могли быть черными дырами малой массы. Телескоп же «увидел» ранние галактики с огромными сверхмассивными черными дырами, которые трудно объяснить стандартными сценариями постепенного накопления массы.
И то и другое можно объяснить существованием первичных черных дыр. Более того, эти гипотетические первичные «невидимые» объекты могут составлять часть темной материи Вселенной (хотя и вряд ли значительную).
Пока ученым не удалось подтвердить существование первичных черных дыр, но это может быть лишь вопросом времени. Детекторы гравитационных волн продолжают регистрировать необычные события. Одним из них стало S251112cm, «пойманное» международной сетью детекторов LVK (LIGO — Virgo — KARGA) 12 ноября 2025 года.
S251112cm — кандидат на событие слияния двух компактных объектов. Важно, что ему не сопутствовала ни вспышка света, ни гамма-всплеск, ни рентгеновское или радиоизлучение. Это характерно для слияния черных дыр, вот только масса у пары слишком маленькая. По предварительной оценке LVK, один из объектов по массе меньше Солнца (с вероятностью более 99 процентов).
Самые распространенные обнаруженные черные дыры сформировались в результате вспышек сверхновых, после «смерти» массивных звезд. При таком коллапсе получаются компактные объекты как минимум в два-три раза массивнее Солнца, а чаще гораздо больше. Можно подумать, что при меньшей изначальной массе получится более мелкая черная дыра, но нет: тогда рождается нейтронная звезда. Так возникло предположение, что раз по всем параметрам в событии S251112cm участвовали крайне маломассивные черные дыры, то это могут быть те самые гипотетические первичные объекты.
Опираясь на обнаружение кандидата S251112cm, астрофизики Нико Каппеллутти и Альберто Магараджа из Университета Майами рассчитали, как часто LVK должна ловить слияния объектов субсолнечной массы. Результаты научной работы опубликованы в издании The Astrophysical Journal.
За основу ученые взяли гипотетическую модель формирования первичных черных дыр и спрогнозированное распределение их масс. Считается, что к концу периода формирования эти объекты были «раскиданы» по Вселенной на значительном расстоянии друг от друга. Поэтому авторы нового исследования рассчитали скорость образования и слияния двойных систем из первичных черных дыр.
Наконец, астрофизики оценили, как часто сеть детекторов LVK должна ловить слияния пар первичных дыр. По оценке исследователей, события слияния, которые может уловить LVK, должны происходить с частотой 0,8 события в год. Это вполне сопоставимо с реальными результатами работы сети (примерно 0,23 события в год), если считать S251112cm.
Сеть LVK пока не подтвердила событие S251112cm. Оно может оказаться погрешностью наблюдений или ошибкой оборудования. Если все же удастся верифицировать астрономическое происхождение сигнала S251112cm, первичные черные дыры перейдут из категории «расчетов» в категорию потенциальных объектов для наблюдения.
Более того, это будет означать, что они достаточно распространены и детекторы гравитационных волн можно задействовать в изучении первичных черных дыр как компонентов темной материи.
По информации https://naked-science.ru/article/astronomy/ligo-caught-pbh
Обозрение "Terra & Comp".
