Канадские и американские физики впервые провели моделирование прохождения первичных черных дыр – гипотетических образований, предположительно появившихся в первые мгновения после Большого взрыва – через планетные системы. Полученные результаты показали, что такие взаимодействия могут влиять на траектории экзопланет и в будущем могут способствовать обнаружению этих космических «призраков».
В отличие от стандартных черных дыр, формирующихся в результате гравитационного сжатия массивных звезд, первичные черные дыры могли возникнуть из сверхплотной материи в ранней Вселенной. Их масса может быть сопоставима с массой астероида, а размер — с атомом. Движутся эти объекты со скоростью, часто превышающей 200 километров в секунду, что, по мнению авторов новой научной работы, делает возможными кратковременные, но мощные гравитационные «удары» по орбитам экзопланет.
Для определения вероятности подобных столкновений в нашей Галактике, ученые из Гарвардского и Иллинойсского университетов (США), совместно с Гарретом Брауном из Xanadu Quantum Technologies (Канада), провели моделирование более ста тысяч планетных систем, имитирующих Солнечную. В каждой из смоделированных систем присутствовал один газовый гигант, сопоставимый с Юпитером. Ролью потенциального фактора, нарушающего «орбитальную стабильность», выступила популяция из трех миллионов первичных черных дыр – именно такое число, согласно имеющимся оценкам, может присутствовать в Млечном Пути.
В симуляции каждый пролет представляли как единичное, кратковременное явление: черная дыра быстро пересекала планетную систему, оказывая существенное влияние на орбиту экзопланеты (до полной дестабилизации орбиты). Исследователи сосредоточили свое внимание на пролетах, происходивших на относительно небольшом удалении от родительской звезды – в пределах 2,25 миллиарда километров, – так как именно в этой зоне гравитационные воздействия могут быть наиболее выраженными.
Анализ продемонстрировал, что даже нечастые пролеты объектов могут со временем оказывать ощутимое воздействие на орбиты экзопланет. Отклонения в их форме или наклоне могут являться своеобразным «гравитационным следом», оставленным первичными черными дырами. Наибольшему риску подвержены небольшие планеты и планетные системы, находящиеся вблизи центра Галактики, где, согласно теоретическим расчетам, концентрация первичных черных дыр выше.
Существуют и трудности: в первую очередь, современные телескопы не обеспечивают достаточно точного измерения орбит большинства экзопланет. Даже в наиболее изученных системах погрешности в определении эксцентриситета или большой полуоси могут быть слишком значительными, чтобы достоверно установить связь с прохождением первичных черных дыр.
Во-вторых, многочисленные попытки не позволили выявить следов первичных черных в наблюдениях. В-третьих, новое исследование представлено на сервере препринтов Корнеллского университета и не прошло экспертную оценку. Значит, интерпретировать результаты следует с осторожностью.