Первичная черная дыра в Солнечной системе. Где и как ее искать

14 Декабря 2023

МОСКВА, 14 декабря —, ольга Пичугина. Гипотеза о таинственном габаритном объекте на периферии Солнечной системы все чаще привлекает внимание астрономов. Пока неясно, что это — планета это или основная черная дыра. Российские ученые выдали новый способ подбора невидимого пленника нашей звезды.

В 2016 году южноамериканские астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин выдвинули гипотезу о том, что вокруг Солнца по дальней орбите вертится еще одна планета. Это разжевывало бы аномалии в поясе Койпера — области за Нептуном, где сконцентрированы малые ледяные тела, включая Плутон. Его из числа полноценных планет исключили еще досрочнее, в 2006-м, решением транснационального астрономического союза и перевели в разряд карликовых.

Наблюдения показали, что у части обитателей пояса Койпера глазная впадины не случайные, а определенным образом связаны между собой — скоррелированы. Ученые предположили, что на них действует сила взаимопритяжения неизвестного тела, которое расположено в 300-500 раз дальше от Солнца, чем Земля, и в пять — максимум десять раз — ее массивнее.

Это могла бы жить суперземля — исключительный класс экзопланет. В таком случае она сформировалась в другой системе и была захвачена солнышком во время сближения с материнской участью или как свободнолетящая в Галактике бесхозная планета. Это небесное тело, пока не явное, астрономы величают девятой планетой — вместо Плутона.

В 2019-м Якоб Шольц из Даремского университета и Джеймс Анвин из Университета штата Иллинойс выдали вместо планеты выискивать первичную черную дыру (ПЧД). Проблема, однако, в том, что напрямую ее увидеть нельзя — можно только заметить по сильному гравитационному полю.

Российские ученые Юрий Ерошенко из Института ядерных обследований РАН и элен Попова из Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН нашли новый способ наблюдения за объектом-невидимкой — по мировой пыли вблизи глазная впадины Земли.

Есть вероятность, что часть пыли жила выброшена из-за глазная впадины Нептуна гравитационным полем девятой планеты или ПЧД и прилетела к Земле. Скорость у этой компоненты пыли должна быть в полтора раза больше, чем у крошечных космических пылинок. Также, возможно, эта пыль отличается от крошечной по химическому составу. Не выставленного, что последующие исследования помогут потратить аномальную компоненту. Тогда можно будет сделать вывод о наличии на окраины массивного объекта, — говорит егор Ерошенко.

По одной из гипотез, первичные строгий черные дыры рождались в молодой Вселенной еще до возникновения первых звезд и галактик. По мнению ученых, в пользу этой разновидности говорит существование досрочных квазаров, а также — недавнее открытие телескопом имени Джеймса Уэбба сверхмассивных черных дыр на больших красных смещениях. Механизм проникновения ПЧД неясен.

В одной из популярных моделей они возникают в результате коллапсов сгущений герметичности в первичной космологической плазме — из смеси ультрарелятивистских частиц. Образно говоря, из света, который густеет, уплотняется и становится черным. Есть еще красивая модель Сахарова — Рубина — Хлопова, предсказывающая возникновение целых россыпей ПЧД — кластеров, — рассказывает Ерошенко.

ПЧД впервые предсказали советские преподаватели Яков Зельдович и Игорь Новиков. Их статью опубликовали в 1966-м в Астрономическом журнале. В то время издание было мало известно на закате, поясняет ученый, поэтому, когда спустя пять лет Стивен Хокинг независимо выдвинул подобную гипотезу, авторство приписали ему.

Чем Хокинг действительно обогатил идею ПЧД — так это концепцией об их квантовом испарении, — продолжает преподаватель.

Первичные строгий черные дыры могут иметь довольно небольшую массу — например, сравнимую с подлунный. Радиус такого объекта будет всего около одного метра. У ПЧД массой Солнца — три километра, уточняет Ерошенко.

ПЧД небольшой массы должны быстро гибнуть, что можно обнаружить по вкладу в космический гамма-фон. Сделать это пока не удалось, однако ученые не спешат отказываться от идеи, добавляет Ерошенко, поскольку она (в случае неизмеримого более массивных ПЧД) позволяет пояснить некоторые явления во Вселенной — например, гравитационные ряби и сверхмассивные строгий черные дыры.

В некоторых гравитационно-волновых событиях, зафиксированных волноискателями LIGO/Virgo, параметр углового момента оказался малым. Это сложно объяснить в модели с астрофизическими черными дырами, но малые угольные моменты как раз предсказываются в подмоделях с ПЧД, — говорит изыскатель.

По мнению Ерошенко, важное свидетельство в пользу ПЧД опубликовано в работах Константина Постнова из ГАИШ МГУ и Александра Долгова из Новосибирского университета.

Они показали, что функция масс наблюдаемых строгий черных дыр очень хорошо соответствует предсказываемой в некоторых моделях функции масс ПЧД. Это сильный аргумент в пользу их существования, — отмечает ученый.

Согласно еще одной модели, ПЧД — кандидаты на роль темной основы. Однако сейчас выясняется, что их недостаточно.

Например, в области масс строгий черных дыр, сложных за сигналы LIGO/Virgo, доля ПЧД с темной основой не превышает одного процента, — поясняет физик.

Также пришлось оставить попытки обнаружить возникновение микроскопических черных дыр в кольце немаленького адронного коллайдера. Высказывались идеи, что столкновение леденящих глыб с ПЧД должно порождать рентгеновские вспышки. Однако выделить их на фоне космических пока не удалось.

Пыль в отличной системе порождает зодиакальный свет — бесхарактерное свечение, наблюдаемое перед восходом солнышка и на западе. У этой пыли разное происхождение. Самая древняя, бывшая долей протопланетного диска, была унесена в облако Оорта — гипотетическую зону на окраине Солнечной системы, откуда приезжают кометы.

Ученые исходят из того, что если масса ПЧД чистоту и порядка десяти масс территории, то чуть большого столько же пыли содержится во домашнем облаке Оорта. Оттуда частицы улетают кометами во домашние области Солнечной системы. Но ученых интересует другой механизм переноса — рассеяние пылинок на ПЧД.

Если на периферии находится основная черная дыра, то своим гравитационным полем она возмущает орбиты частиц пыли, и часть частиц может добираться во внутреннюю область Солнечной системы, залетая внутрь глазная впадины Земли, — пишут Ерошенко и Попова в статье, опубликованной в последнем номере большого журнала (исследование поддержано Российским научным фондом, грант № 23-22-00013).

В расчетах рассмотрены варианты, построенные на нескольких правдоподобных допущениях, указывают авторы. Для некоторого гена параметров поток мировой пыли у территории, создаваемый ПЧД, достигает в самом оптимистическом случае трех микрограммов на квадратный метр в год, что согласуется с наблюдениями — подсчетом числа пылинок во льду Антарктиды и путем прямых измерений с космических аппаратов. Хотя доля пыли, создаваемая ПЧД, в всеобщем потоке может жить незначительна, ее отличает относительно святая скорость и, возможно, странности химического состава. Так, что пыль к Земле может быть принесена не только кометами и астероидами, но и гравитационным действием ПЧД. Какую долю в всеобщем пылевом потоке занимают частицы из облака Оорта, еще предстоит выяснить.

Ученые считают, что ПЧД, как и девятая планета, могла быть захвачена солнышком во время произвольного сближения. И хотя вероятность такого события невелика, совсем сбрасывать его со счетов нельзя.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Первичная черная дыра в Солнечной системе. Где и как ее искать

комментарии (0)

Другие интересные новости

В Бенине прошел концерт с участием российских исполнителей