Эти крошечные черные дыры считаются возможным кандидатом на роль темной материи.
Астрономы предложили новый смелый способ обнаружения темной материи: использовать для этого планету Марс. Мы знаем положение Красной планеты с исключительной точностью, и если бы через Солнечную систему проходил определенный тип темной материи, орбита планеты изменилась бы на мизерную величину. Орбита Марса простирается почти на 250 миллионов километров от Солнца в самой дальней точке, и изменение составило бы всего около метра, но оно было бы измеримым.
Мы на самом деле не знаем, что такое темная материя; название это — скорее, условность. Темная материя превосходит по массе обычную материю в пять раз, но она не темная; она невидима, не взаимодействует со светом, только с гравитацией. Одним из возможных компонентов этой темной материи являются первичные черные дыры – черные дыры, образовавшиеся всего через несколько мгновений после Большого взрыва. Эти черные дыры должны быть по массе не меньше астероида, иначе бы они уже уничтожили Вселенную.
Астрономы подсчитали, как часто такие черные дыры могут проходить через Солнечную систему и что произойдет, если они это сделают. По их оценкам, по крайней мере один из таких объектов проходит через внутреннюю часть Солнечной системы каждое десятилетие. Если бы он случайно оказался в пределах нескольких миллионов километров от Марса, то создал бы небольшое колебание орбиты планеты, которое в конечном итоге переросло бы в метровую разницу в небесном пути Красной планеты.
«Благодаря многолетним точным телеметрическим измерениям ученые знают расстояние между Землей и Марсом с точностью до 10 сантиметров», — заявил соавтор исследования профессор Дэвид Кайзер из Массачусетского технологического института.
«Мы используем преимущества этого хорошо оснащенного приборами региона космоса, чтобы попытаться обнаружить слабый эффект. Если мы его увидим, это станет веским основанием для того, чтобы продолжить развивать эту восхитительную идею о том, что вся темная материя состоит из черных дыр, которые возникли менее чем через секунду после Большого взрыва и курсируют по Вселенной уже 14 миллиардов лет».
Исследование началось с мысленного эксперимента о том, что произойдет, если одна из этих черных дыр (которые микроскопичны) пролетит в пределах 1 метра от человека. Этот человек будет отброшен на 6 метров от своего местоположения за одну секунду. Исходя из этого крайне маловероятного случая, команда начала задумываться о том, как такой быстро движущийся объект может воздействовать на обитателей Солнечной системы.
«Мы экстраполировали данные, чтобы увидеть, что произойдет, если черная дыра пролетит мимо Земли и вызовет небольшое колебание Луны», — пояснил ведущий автор исследования Тунг Тран, ныне работающий в Стэнфордском университете. «Полученные нами цифры были не очень четкими. В Солнечной системе существует множество других динамических факторов, которые могут действовать как своего рода трение, гася колебания».
Земля и Луна оказались непригодны в качестве детекторов темной материи, несмотря на наше присутствие, но Марс кажется подходящим кандидатом. Тем не менее, команда хочет провести гораздо больше симуляций, чтобы превратить эту идею в диагностический инструмент для обнаружения первичных черных дыр в Солнечной системе.
«Сейчас мы работаем над моделированием огромного количества объектов, от планет до лун и астероидов, и того, как они все движутся в течение длительных периодов времени», — пояснила соавтор исследования Сара Геллер. «Мы хотим ввести в модель сценарии сближения и посмотреть, как они будут влиять на объекты с более высокой точностью».
Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.
Читайте также: Огромная черная дыра каждую секунду поглощает пространство размером с Землю
