Крошечные чёрные дыры могут проноситься через нашу Солнечную систему, вызывая колебания Марса

Крошечные древние чёрные дыры могут проноситься через нашу Солнечную систему не чаще одного раза в десятилетие, говорится в новом исследовании. Мы можем обнаружить их, наблюдая за колебаниями орбиты Марса, и это может помочь раскрыть тёмную материю.

Первичные чёрные дыры (ПЧД) — это гипотетические объекты, которые могли родиться в первую секунду после Большого взрыва в результате коллапса плотных сгустков ионизированной материи. За последние 13,8 миллиарда лет они должны были рассеяться по космосу. Кроме того, ПЧД являются ведущим кандидатом на роль тёмной материи.

Теперь команда физиков из США рассчитала, как часто они могут пролетать через наши окрестности область, основываясь на предполагаемом распределении тёмной материи в данном регионе пространства.

Они обнаружили, что первобытная чёрная дыра, вмещающая массу астероида в пространство размером с один атом, должна проноситься через внутреннюю часть Солнечной системы примерно раз в 10 лет или около того.

Хотя мы не смогли бы увидеть его напрямую, такой гость всё равно дал бы знать о своём присутствии. Команда обнаружила, что если бы ПЧД приблизилась к Марсу на расстояние около 450 миллионов километров, то это вызвало бы заметное колебание орбиты красной планеты.

Сдвиг составит всего около 1 метра за 10 лет, но этого будет достаточно, чтобы датчики засекли его, ведь мы можем измерить расстояние Марса от Земли с точностью до 10 сантиметров.

Исследование началось с забавного гипотетического вопроса: что произойдёт, если ПЧД пронесётся мимо человека? Ведущий автор исследования, астрофизик Тунг Тран из Массачусетского технологического института (MIT), примерно подсчитал, что если бы такое образование пролетело в метре от вас, то за 1 секунду вас отбросило бы примерно на 6 метров.

Хотя такой сценарий крайне маловероятен, он заставил команду задуматься о том, как пролетающий через Солнечную систему ПЧД повлияет на планеты и спутники.

«Мы экстраполировали данные на то, что произойдёт, если чёрная дыра пролетит мимо Земли и вызовет небольшое колебание Луны», — говорит Тунг.

«Полученные цифры были не очень понятны. В Солнечной системе существует множество других динамических процессов, которые могут действовать как своего рода трение, вызывая затухание колебаний».

Поэтому исследователи смоделировали последствия пролёта ПЧД на Меркурии, Венере и Марсе, чтобы понять, будет ли легче заметить их колебания. Марс дал самый чёткий сигнал, в основном потому, что это планета, за которой ведётся интенсивное наблюдение.

Возникает очевидный вопрос: если ПЧД с массой всего лишь астероида может это сделать, то не окажет ли такое же влияние каждый пролетающий мимо космический камень? Ответ: эффект будет выглядеть иначе.

Астероиды относительно медленно движутся и имеют тенденцию вписываться в тот тому же диск, расположившийся вокруг Солнца, в котором движутся и планеты, поэтому их взаимодействие происходит на более длительных временных интервалах. Но ПЧД проносится через Солнечную систему с любой стороны со скоростью до 200 километров в секунду. Их воздействие получается резким и чётким.

Однако для более точного понимания этой динамики необходимо провести более детальное моделирование с участием большего количества объектов.

«Нам нужно как можно больше ясности в отношении ожидаемого фона, например, типичных скоростей и распределений скучных космических камней по сравнению с этими первозданными чёрными дырами», — говорит физик из Массачусетского технологического института Дэвид Кайзер.