• тeмнaя мaтeрия
• чeрнaя дырa
• квaзaр
• aстрoфизикa
• грaвитaциoнныe вoлны
• LIGO

Прирoдa тeмнoй мaтeрии, кoтoрaя, вoзмoжнo, сoстaвляeт oкoлo 80% мaссы мaтeрии вo Всeлeннoй, всe eщe oстaeтся oднoй из вeличaйшиx нeрeшeнныx зaгaдoк сoврeмeннoй нaуки.

Oтсутствиe экспeримeнтaльныx дaнныx, кoтoрыe мoгли бы пoзвoлить нaм идeнтифицирoвaть ee с тeми или иными нoвыми элeмeнтaрными чaстицaми, прeдскaзaнными тeoрeтикaми, a тaкжe oткрытиe грaвитaциoнныx вoлн, произошедших от слияния двух черных дыр (с массами примерно 30 Солнц каждая) возродили интерес к возможности того, что темная материя может представлять собой первичные черные дыры с массами 10-1000 солнечных.

Первичные ЧД, которые возникли бы в результате высокоплотных колебаний вещества в первые моменты Вселенной, в принципе очень интересны. В противоположность тем, которые формируются из звезд, численность и массы которых ограничены моделями образования и эволюции звезд, первичные черные дыры могли существовать в широком диапазоне масс.

Их можно было бы найти в гало галактик, и случайная встреча двух из них с массой, в 30 раз превышающей массу Солнца, сопровождаемая последующим слиянием, могла вызвать появление гравитационных волн, обнаруженных LIGO.

Эффект микролинзирования

Если бы в гало галактик было значительное количество черных дыр, некоторые из них перехватывали бы свет, идущий к нам от далеких квазаров. Из-за их (черных дыр) сильных гравитационных полей их гравитация может концентрировать лучи света и приводить к увеличению кажущейся яркости квазара. Этот эффект, известный как «гравитационное микролинзирование», тем больше, чем больше масса черной дыры, и вероятность обнаружения этого будет тем больше, чем больше присутствует этих черных дыр.

Таким образом, хотя сами черные дыры не могут быть непосредственно обнаружены, они будут обнаружены увеличением яркости наблюдаемых квазаров.

Используя это предположение группа ученых использовала эффект микролинзирования на квазарах для оценки числа первичных черных дыр в галактиках. Исследование, проведенное под руководством исследователя из Института астрофизики де Канариаса (IAC) и Университета Ла-Лагуны (ULL), Evencio Mediavilla Gradolph, показало, что нормальные звезды, такие как Солнце, также вызывают эффекты микролинзирования, тем самым исключая существование большой популяции первичных черных дыр.

Компьютерное моделирование

Используя компьютерное моделирование, ученые сравнили увеличение яркости в видимом свете и в рентгеновских лучах 24 дальних квазара со значениями, предсказанными с помощью эффекта микролинзирования. Они обнаружили, что сила эффекта относительно низкая, как можно было бы ожидать от объектов с массой от 0,05 до 0,45 массы Солнца и намного ниже, чем у черных дыр.

Кроме того, они оценили, что эти микролинзы составляют примерно 20% от общей массы галактики, что эквивалентно массе, ожидаемой в самих звездах. Поэтому их результаты показывают, что с высокой вероятностью именно нормальные звезды, а не первичные черные дыры, ответственны за наблюдаемое микролинзирование.

«Из этого исследования следует», — говорит Эвенсио Медиавилла, — «что совершенно неправдоподобно, чтобы черные дыры с массами в 10-100 раз более массы Солнца составляли значительную часть темной материи. По этой причине черные дыры, слияние которых было обнаружено ЛИГО, вероятно, образовались в результате коллапса звезд и не были первичными черными дырами».