Малки черни дупки от зората на времето може да променят орбитата на Земята

ОЩЕ: Гигантски пръстен от галактики не се вписва в стандартния космологичен модел

Някои от най-старите черни дупки във Вселената преминават покрай нашия космически съсед поне веднъж на всяко десетилетие, движейки планети след себе си, показва ново изследване. Ако учените успеят да ги открият, това ще даде първото доказателство, че тези черни дупки съществуват като тъмна материя.

Черните дупки – области с огромна гравитация, от които дори светлината не може да избяга – са едни от най-странните обекти в Космоса. Но може би най-странните сред тях са първичните черни дупки (PBH). Астрономите предполагат, че PBH са се образували, когато плътни, горещи региони на Космоса са се срутили секунда след Големия взрив.

В зависимост от това кога са родени в този интервал от една секунда, се предвижда PBH да имат маси, вариращи от стохилядна от масата на кламер до тази на 100 000 слънца. Но някои учени смятат, че PBH с маси между астероиди като Юнона и Ерос са най-важните, защото те може да се състоят предимно от тъмна материя – загадъчен материал, който държи компонентите на галактиките заедно.

Все пак има проблем. Никакви астрономически наблюдения не са идентифицирали със сигурност черни дупки от този тип и маса (които въпреки масата си, подобна на астероид, са „между размера на водородна молекула и размера на средна бактерия“, казват за Live Science авторите на изследването Тунг Тран, Сара Гелър, Бенджамин Леман и Дейвид Кайзер – изследователи в Центъра за теоретична физика към Масачузетския технологичен институт).

Ако такава PBH срещне Земята, тя няма да унищожи планетата. И все пак новото изследване, публикувано на 28 декември 2023 г. в базата данни за предпечат arXiv, предполага, че PBH трябва неусетно да повлияят на обекти в Слънчевата система. Ако „PBH лети покрай планета, той започва да леко да се люлее по пътя, по който е вървял преди прелитането“, казват авторите.

Това означава, че разстоянията на планетите от Слънцето – или от нас – ще се променят с времето. Измерването на тези периодични колебания на разстоянията може да разкрие преминаването на PBH.

За да стигнат до това заключение, изследователите първо изчислили колко близо ще трябва PBH да премине покрай обект в Слънчевата система, за да промени движението му. Те открили, че това разстояние може да бъде много голямо – няколко астрономически единици, или AU. (Една AU е разстоянието от Земята до Слънцето.)

Използвайки данни за позициите на планетите и определени луни от базата данни на JPL Horizons (която записва позициите на допълнителни 1 милион обекта от Слънчевата система), изследователите извършили симулации, за да изчислят как ще се променят траекториите на планетите или луните, приемайки че PBH с масата на астероид се намира на 2 AU от Слънцето. За период от години орбитите на планетите и спътниците ще се колебаят с около 2 или повече сантиметра или дори метър.

Въпреки това действителното откриване на тези колебания и потвърждаването, че са резултат от прелитане на PBH, ще бъде изключително предизвикателство. Оказва се, че разполагаме с доста точни измервания на това колко далеч са определени небесни обекти от Земята, благодарение на многобройни космически мисии – например марсоходи са помогнали за калибриране на разстоянието Земя – Марс до 10 сантиметра. Но не е така при другите небесни тела. Границите на грешката на някои измервания са много подобни на разстоянията, на които планетите вероятно биха били избутани от PBH.

ОЩЕ: Най-точното измерване на тъмната материя казва, че Вселената няма да се "разпръсне на атоми"

Така че дори ако траекториите на такива обекти се променят, астрономите няма да могат да кажат дали това се дължи на грешка на инструмента, или на действителна PBH. Това, което е необходимо, са по-прецизни симулации и по-висококачествени наблюдения, казват изследователите.