Крошечные черные дыры могут пролетать через Солнечную систему, вызывая колебания Марса

Согласно новому исследованию, крошечные черные дыры могут проноситься через Солнечную систему до одного раза в десятилетие. Их можно было бы заметить, наблюдая за колебанием орбиты Марса, и это может помочь раскрыть тайну темную материю.

Первичные черные дыры (ПЧД) — это гипотетические объекты, которые могли появиться в первую секунду после Большого взрыва в результате коллапса плотных карманов ионизированной материи. За последние 13,8 миллиарда лет они рассеялись бы по всему космосу и являются одним из ведущих кандидатов на роль темной материи.

Теперь команда физиков MIT подсчитала, как часто они могут пролетать через Солнечную систему, основываясь на предполагаемом распределении темной материи в определенной области пространства.

Они обнаружили, что первичная черная дыра, имеющая массу астероида и размером с один атом, должна проходить через внутреннюю часть Солнечной системы примерно один раз в 10 лет.

Хотя мы не сможем непосредственно увидеть ее, она все равно даст знать о его присутствии. Ученые обнаружили, что если ПЧД окажется в пределах 450 миллионов километров от Марса, это вызовет чуть заметное колебание орбиты красной планеты.

Сдвиг составит всего около 1 метра в течение 10 лет, но этого достаточно, чтобы датчики зафиксировали такое движение, поскольку сейчас мы можем измерить расстояние от Марса до Земли с точностью до 10 сантиметров.

Исследование началось с забавного гипотетического вопроса: что произойдет, если ПЧД пронесется мимо человека? Ведущий автор, астрофизик Тунг Тран из Массачусетского технологического института (MIT), подсчитал, что если одна из них приблизится к вам на расстояние около метра, то за 1 секунду вас отбросит примерно на 6 метров.

Хотя этот сценарий крайне маловероятен, он заставил ученых задуматься о том, как пролет ПЧД через Солнечную систему повлияет на планеты и их спутники.

«Мы экстраполировали это, чтобы увидеть, что произойдет, если черная дыра пролетит мимо Земли и заставит Луну немного поколебаться», — говорит Тунг Тран. «Цифры, которые мы получили, были не очень четкими. В Солнечной системе существует множество других динамических факторов, которые могут действовать как своего рода трение, вызывающее затухание колебаний».

Затем исследователи смоделировали эффекты пролета ПЧД на Меркурии, Венере и Марсе, чтобы увидеть, будут ли их колебания легче обнаружить. Из них Марс дал самый четкий сигнал, в основном потому, что за этой планетой наблюдают с таким пристальным вниманием.

Возникает очевидный вопрос: если ПЧД с массой астероида может сделать это, разве каждый космический камень, который пролетает мимо, не будет оказывать такое же влияние? Ответ — да, в некотором роде. Но эффект будет выглядеть иначе.

Астероиды относительно медленно движутся и, как правило, входят в состав Солнечной системы, как и планеты, поэтому их взаимодействие происходит в более длительных временных масштабах. Но ПЧД может пролетать через Солнечную систему с любого направления, со скоростью до 200 километров в секунду. Их быстрое взаимодействие выделяется как единая точка во времени.

Тем не менее, необходимо будет провести более детальное моделирование с участием большего количества объектов, чтобы получить более точное понимание этой динамики.

«Нам нужно как можно больше ясности в отношении ожидаемых фонов, таких как типичные скорости и распределения летящих космических камней по сравнению с этими первичными черными дырами», — говорит физик из Массачусетского технологического института Дэвид Кайзер.

«К счастью для нас, астрономы отслеживали обычные астероиды в течение десятилетий, поэтому мы смогли рассчитать типичные свойства их траекторий и начать сравнивать их с очень разными типами траекторий и скоростей, по которым должны следовать первичные черные дыры».

Конечно, ученые даже не знают наверняка, существуют ли вообще первичные черные дыры. Но если проделать немного больше работы, вполне возможно, что астрономам повезет, они заметят марсианское колебание и разгадают одну из самых больших космологических тайн.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review D.