Обычно чёрные дыры образуются в результате коллапса массивных звёзд, у которых закончилось ядерное топливо. Однако хаотичные условия ранней Вселенной, возможно, позволили сформироваться множеству небольших чёрных дыр задолго до появления первых звёзд.
Теории об этих первичных чёрных дырах (ПЧД) выдвигались на протяжении десятилетий, и из них даже может состоять неуловимая тёмная материя — невидимая материя, на которую приходится 85% всей массы Вселенной. Тем не менее, ни одну ПЧД мы ещё не видели.
Новое исследование, проведённое под руководством Университета Буффало, предлагает подумать о больших и малых чёрных дырах, чтобы подтвердить их существование, предполагая, что признаки их деятельности могут варьироваться от очень больших — полые планетоиды в космосе — до мельчайших — микроскопические тоннели в повседневных материалах, встречающихся на Земле.
Теоретическое исследование, которое будет опубликовано в декабрьском номере журнала Physics of the Dark Universe и уже доступно онлайн, предполагает, что ПЧД, застрявшая внутри крупного скалистого объекта в космосе, поглотит его жидкое ядро и оставит его полым. Или же более быстрая ПЧД может оставить после себя прямые туннели, достаточно большие, чтобы их можно было увидеть в микроскоп, пройдя через твёрдый материал, включая материалы, которые можно найти на Земле.
«Шансы найти эти признаки невелики, но их поиск не потребует больших ресурсов, а потенциальная отдача — первое свидетельство существования первобытной чёрной дыры — будет огромной, — говорит соавтор исследования Деян Стойкович, доктор философии, профессор физики в Колледже искусств и наук UB. — Мы должны мыслить нестандартно, потому что то, что было сделано для поиска ПЧД ранее, не сработало».
Авторы исследования рассчитали, насколько большим может быть полый планетоид, чтобы он не разрушился. Сравнив прочность природных материалов, таких как гранит и железо, с поверхностным натяжением и поверхностной плотностью, исследователи подсчитали, что такой полый объект может быть не более одной десятой радиуса Земли, что делает его скорее малой планетой.
Что касается небольших твёрдых объектов, авторы посчитали, что ПЧД массой 10^22 грамма оставит после себя туннель толщиной 0,1 микрона. Большая плита из металла или другого материала могла бы служить эффективным детектором чёрных дыр, если бы её отслеживали на предмет внезапного появления таких туннелей, но Стожович говорит, что больше шансов найти существующие туннели в очень старых материалах — от зданий, которым сотни лет, до скал, которым миллиарды лет.
Тем не менее, даже если предположить, что тёмная материя действительно состоит из ПЧД, вероятность прохождения ПЧД через валун возрастом в миллиард лет составляет 0,000001.
Источник новости: habr.com
