Астрономи виявили чорні діри масою від кількох сонць до десятків мільярдів. Тепер група вчених передбачила, що космічний телескоп NASA Nancy Grace Roman зможе знайти клас легких чорних дір, які досі не вдавалося виявити.
Сьогодні чорні діри утворюються або під час колапсу масивної зірки, або під час злиття важких об'єктів. Однак учені підозрюють, що невеликі «первозданні» чорні діри, зокрема і з масою, порівнянною із земною, могли утворитися в перші хаотичні моменти раннього Всесвіту.
Найменші чорні діри, які утворюються в наші дні, народжуються, коли у масивної зірки закінчується паливо. Її зовнішній тиск слабшає в міру того, як ядерний синтез згасає, тож гравітаційне тяжіння всередині зірки перемагає в перетягуванні каната. Зірка стискається і може стати настільки щільною, що перетвориться на чорну діру.
Але для цього необхідна мінімальна маса: принаймні у вісім разів більша за масу нашого Сонця. Легші зірки стають або білими карликами, або нейтронними зірками.
Однак умови в самому ранньому Всесвіті, можливо, дозволяли утворюватися набагато легшим чорним дірам. У такої діри масою із Землю горизонт подій — точка неповернення для об'єктів, що падають, — був би завширшки з десятицентову монету США.
Вчені вважають, що в момент зародження Всесвіту він пережив коротку, але інтенсивну фазу, відому як інфляція, коли простір розширювався швидше за швидкість світла. У цих особливих умовах області, які були щільнішими, ніж їхнє оточення, могли зруйнуватися, утворивши маломасивні первозданні чорні діри.
Хоча теорія передбачає, що найменші з них повинні випаруватися до того, як Всесвіт досягне свого нинішнього віку, ті, чия маса схожа на земну, могли вижити.
Відкриття цих крихітних об'єктів матиме величезний вплив на фізику й астрономію.
Підказки про прихованих мешканців
Спостереження вже виявили ознаки того, що такі об'єкти можуть ховатися в нашій галактиці. Первісні чорні діри були б невидимі, але зморшки в просторі-часі допомогли виявити кілька можливих кандидатів.
Мікролінзування — це спостережний ефект, який виникає через те, що присутність маси деформує тканину простору-часу. Щоразу, коли з нашої точки зору інтерферуючий об'єкт дрейфує поруч із фоновою зіркою, світлу зірки доводиться долати викривлений простір-час навколо об'єкта. Якщо вирівнювання відбувається особливо близько, об'єкт може діяти як природна лінза, фокусуючи і посилюючи світло фонової зірки.
Окремі групи астрономів, використовуючи дані MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) — спільної роботи зі спостереження за мікролінзами за допомогою університетської обсерваторії Маунт-Джон у Новій Зеландії — і OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), виявили несподівано велику популяцію ізольованих об'єктів із масою Землі.
Теорії формування та еволюції планет пророкують певну масу і кількість планет-вигнанців — світів, що блукають галактикою без прив'язки до зірки. Спостереження MOA і OGLE свідчать про те, що в галактиці дрейфує більше об'єктів із масою Землі, ніж передбачають моделі.
Поки немає способу відрізнити чорні діри з масою Землі від планет-ізгоїв у кожному конкретному випадку. Але вчені очікують, що потужність романівського телескопа допоможе знайти в 10 разів більше об'єктів у цьому діапазоні мас, ніж наземні телескопи.
Знахідка первозданних чорних дір відкриє нову інформацію про ранній Всесвіт і дасть змогу припустити, що ранній період інфляції дійсно мав місце. Це також може пояснити невеликий відсоток загадкової темної матерії, яка, на думку вчених, становить більшу частину маси нашого Всесвіту, але яку досі не вдавалося ідентифікувати.
