Современная астрономия стремится раскрыть загадки Вселенной, и одно из наиболее интригующих явлений — первичные чёрные дыры. Эти загадочные объекты, образовавшиеся на заре Вселенной, могут оказывать существенное влияние на звёздные системы. Недавно опубликованная статья астрономов из Университета Оклахомы проливает свет на взаимодействие первичных чёрных дыр со звёздными системами и предлагает новые методы их обнаружения.

Их огромная гравитация может вызывать хаос в звёздных системах. Они могут передавать энергию в широкие двойные системы, нарушая их орбиты. Это может привести к экстремальным результатам, таким как выброс звезды из собственной системы.

Было высказано предположение, что чёрные дыры могли образоваться в самые ранние моменты после Большого взрыва. Они не являются результатом коллапса сверхмассивных звёзд, а формируются из флуктуаций плотности материи. Регионы с большой плотностью просто коллапсируют под собственным гравитационным воздействием, образуя объекты, которые были названы первичными чёрными дырами (ПЧД). Считается, что они различаются по размеру от субатомных до более массивных, чем Солнце.

Вопрос о том, действительно ли первичные чёрные дыры отвечают за тёмную материю во Вселенной, всё ещё остаётся предметом споров. В астрономическом сообществе общепринято, что они не могут отвечать за всю тёмную материю, но, вероятно, отвечают за 10% тёмной материи в диапазоне планетарных масс (от 10 -7 до 10 -3 солнечных масс). Для того, чтобы ответить на вопрос о том, отвечают ли ПЧД за какую-либо часть тёмной материи во Вселенной, требуется дальнейший анализ.

Если принять во внимание большой масштаб, то ПЧД неотличимы от фона частиц тёмной материи. В малых масштабах распределение ПЧД неравномерно по всей Вселенной относительно фона частиц тёмной материи, и поэтому учёные вынуждены искать новую теорию. Наблюдать ПЧД, чтобы понять, насколько модель близка к реальности, сложно, но можно изучить их взаимодействие со звёздными системами.

Статья Бадала Бхаллы из Университета Оклахомы и группы астрономов, размещенная на сервере препринтов arXiv, исследует, как ПЧД могут терять энергию при взаимодействии с двойными звёздными системами. Эти взаимодействия могут привести к одному из пяти возможных сценариев: затвердеванию (два связанных объекта передают энергию третьему объекту, в результате чего сила их разделения уменьшается), смягчению (свободное тело передаёт энергию связанной системе, в результате чего их разделение увеличивается, но они остаются связанными), разрыву (свободное тело передаёт достаточно энергии связанной системе, так что компоненты становятся несвязанными, и все объекты остаются несвязанными), захвату (связанные объекты захватывают свободный объект) или обмену (свободный объект передает достаточно энергии, чтобы освободить один из связанных объектов, и при этом теряет достаточно энергии, чтобы связаться с оставшимся объектом).

Предыдущие исследования изучали смягчение и разрушение в PBH и бинарных взаимодействиях, как и модель захвата. Команда предполагает, что упрочнение также маловероятно, и поэтому изучает возможность модели обмена.

Команда обнаружила, что модель обмена должна привести к популяции двойных ПЧД во Млечном Пути, и действительно, некоторые наблюдения указывают на то, что они могут существовать. Команда также предполагает, что возможно обнаружить ПЧД в двойных системах с субсолнечной массой ПЧД по свойствам системы.

Открытие ПЧД в двойной системе может оказаться возможным и в какой-то степени подтвердит выводы. Теперь для проверки модели нужны наблюдения. Астрономы надеются, что дальнейшие исследования помогут пролить свет на загадку первичных чёрных дыр и их роль во Вселенной.