Нові космологічні дослідження пропонують шляхи для ідентифікації первинних чорних дір (PBH), що могли з’явитися одразу після Великого вибуху, але досі не були виявлені.
Згідно з сучасними космологічними моделями, на ранніх етапах існування Всесвіту через квантові флуктуації щільності з’явилися нерівномірності, що призвели до утворення первинних чорних дір. На відміну від чорних дір зоряної маси, що виникають після колапсу масивних зірок, PBH могли мати будь-яку масу, включаючи об’єкти, легші за протон. Однак, найбільш легкі PBH випарувалися через випромінювання Гокінга, залишивши можливість знайти лише ті, чия маса перевищує 10*11-10*13 кг.
Незважаючи на значний потенціал, жодну первинну чорну діру досі не було достовірно виявлено. Проте їхнє існування могло б пояснити низку астрофізичних загадок, включно з походженням темної матерії та надмасивних чорних дір, що сформувалися на ранніх етапах Всесвіту. Наявність PBH також могла б дати змогу краще зрозуміти еволюцію галактик та підтвердити або спростувати певні космологічні моделі.
Нова наукова робота припускає, що ефективним методом пошуку PBH може бути вивчення подвійних зоряних систем. Дослідники пропонують звертати увагу на системи, де одне з тіл є чорною дірою. Особливо цікавим є сценарій заміни одного з компонентів подвійної системи первинною чорною дірою, що може бути виявлено через аналіз руху об’єктів у таких системах.
Gaia BH1 в уяві художника – подвійна система із зірки дуже схожої на Сонце (жовтий карлик масою 0,93 і радіусом 0,99 сонячних) і чорної діри зоряної маси (9,62 сонячних, радіус горизонту подій 28 км). Відстань між об’єктами не відповідає дійсності і значно зменшена. Загалом місія Gaia виявила три кандидати в чорні діри зоряної маси, які були пізніше підтверджені іншими обсерваторіями – Gaia BH1, BH2 і BH3 / © International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA, J. da Silva. Spaceengine, M. Zamani
Робота наводить приклад системи Gaia BH1, де зоряна чорна діра не могла утворитися традиційним шляхом через вибух наднової, що вказує на можливість первинного походження чорної діри. Вивчення таких подвійних систем допоможе знайти відповіді на питання щодо поширеності PBH та їхньої ролі в еволюції Всесвіту.
Дослідження первинних чорних дір відкриває шлях до вирішення низки важливих космологічних проблем і може змінити наше розуміння Всесвіту.