Астрономы открыли неожиданный факт о галактиках: меняет представление о черных дырах

Наблюдения за искривлением пространства в окрестностях Галактики Андромеды показали, что на ее окраинах отсутствуют так называемые MACHO, миниатюрные черные дыры, возникшие в первые мгновения жизни Вселенной

Это говорит о том, что темная материя вряд ли состоит из них, пишут астрономы в журнале Nature Astronomy, передает «Хвиля».

«Мы наблюдали за десятками миллионами звезд и зафиксировали всего один случай, когда их свет мог искривляться под действием притяжения подобного объекта. Это показывает, что черные дыры-MACHO и менее крупные объекты могут объяснять существование не более 0,1% темной материи», - пишут Хироко Ниикура (Hiroko Niikura) из университета Токио и его коллеги.

Процесс рождения Вселенной, как сегодня считают ученые, сопровождался сверхбыстрым ее расширением и выделением огромного количества энергии в виде гравитационных волн и микроволнового излучения, флуктуации и неоднородности в которых определили то, как выглядят галактики и вся Вселенная сегодня.

Эти неоднородности в распределении материи и в свойствах разных уголков новорожденного мироздания, по мнению многих космологов, были такими сильными, что они привели к рождению крайне любопытных объектов, так называемых примордиальных черных дыр.

Многие подобные сингулярности, как показывают расчеты, должны были обладать достаточно скромными массами и заметно уступать в этом отношении их обычным «кузинам», возникающим в результате гравитационного коллапса умирающих звезд.

Почти все первичные черные дыры, как предполагают астрономы, должны были обладать относительно небольшой массой. По этой причине самые маленькие из них должны были давно «испариться» и взорваться в далеком прошлом, как это предсказывает теория Стивена Хокинга. Более крупные дыры, если он существуют, должны испаряться медленнее, и поэтому они могли дожить до наших дней.

Подобные объекты интересуют ученых по самым разным причинам. Во-первых, их число и размеры, как считает Бернард Карр, известный британский космолог, не может быть случайным - оно напрямую отражает то, что происходило в первые мгновения после Большого Взрыва.

Во-вторых, примордиальные черные дыры могут одновременно быть главными кандидатами на роль так называемых MACHO, сверхтяжелых «частиц» темной материи, а также выступать в качестве своеобразных «зародышей» сверхмассивных черных дыр. Их существование в первые эпохи жизни Вселенной астрономы пока не могут объяснить.

Ниикура провели первые масштабные поиски относительно небольших «мачо», чья масса должна была быть примерно в миллион или триллион раз меньше, чем у Солнца, что сопоставимо с весом Земли, а также Плутона или крупных астероидов. Для этого ученые начали наблюдать за тем, как притяжение подобных черных дыр должно было искривлять свет 100 миллионов звезд, населяющих окраины соседней Туманности Андромеды.

Для проведения подобных поисков японские ученые использовали 900-мегапиксельную камеру Hyper Suprime-Cam, установленную на телескоп Субару на Гавайских островах. Она обладает настолько высоким разрешением и скоростью работы, что она могла отслеживать сдвиги в положении всех этих светил, наблюдая за галактикой всего две минуты.

Как объясняют астрономы, если теория о «примордиальном» происхождении темной материи верна, то за одну сессию наблюдений Субару должен был зафиксировать примерно тысячу случаев того, как притяжение этих объектов искривило бы свет звезд Туманности Андромеды. В реальности это произошло всего один раз, причем ученые не могут точно сказать, что именно заставило звезду «моргнуть». Иными словами, на долю небольших черных дыр-«мачо», если они и существуют, приходится мизерная доля темной материи.

С другой стороны, эти данные, по словм Ниикуры, не исключают возможности существования очень крупных MACHO, чья масса превышает солнечную более чем в десять раз. Их существование хорошо объясняет то, почему прародители почти всех всплесков гравитационных волн, открытых обсерваториями LIGO и VIRGO, были необычно тяжелыми.

Поисками подобных объектов, как заявили японские ученые, они планируют заняться в самое ближайшее время, используя аналогичные методики ведения наблюдений.