Итальянские физики предложили использовать Международную космическую станцию для поиска первичных чёрных дыр — объектов, которые могли образоваться в ранней Вселенной из-за колебаний плотности. В новой статье исследователи из Рима описали, как созданный ими детектор SQM-ISS может регистрировать такие компактные объекты, даже если они почти не взаимодействуют с веществом напрямую.

Изначально установка SQM-ISS предназначалась для поиска так называемой странной кварковой материи — тяжёлых и плотных частиц, состоящих из трёх видов кварков и движущихся с галактическими скоростями, около 250 км/с. Но высокая чувствительность к медленным и проникающим объектам позволяет использовать её и для регистрации первичных чёрных дыр — особенно если те не испаряются из-за излучения Хокинга, а сохраняются в виде стабильных «фаззболов», как допускают некоторые теории.

Иллюстрация: Leonardo

SQM-ISS сочетает два типа сигналов: световые вспышки от ионизации в пластиковых слоях и механические вибрации в медных пластинах, регистрируемые пьезодатчиками. Это позволяет отличить редкие тяжёлые частицы от фоновых космических лучей. Ключевая особенность — способность фиксировать не только заряженные, но и нейтральные объекты, за счёт гравитационного воздействия на пластины.

Лабораторный образец детектора: пластиковый сцинтиллятор длиной 10 см, который улавливает частицы по вспышкам света. Свет регистрируют фотодатчики на концах, а электроника усиливает сигнал и стабилизирует работу. Источник: Francesca Liberatori, Matteo Battisti, Marco Casolino, Laura Marcelli, Zbigniew Plebaniak, Enzo Reali

Авторы рассчитали, что чёрная дыра массой около 106 кг, проходящая сквозь детектор, может вызвать ускорение в медной пластине порядка 0,01 g, что находится на грани чувствительности используемых датчиков. Более тяжёлые объекты вызывают заметное ускорение, которое можно зарегистрировать как короткий импульс. Это позволяет SQM-ISS выступать в роли своеобразного «гравитационного микрофона» для особенно плотных тел.

Проект уже отобран Европейским космическим агентством для размещения на борту МКС. Космос предоставляет уникальные условия: нет атмосферы, нет сейсмических шумов, а редкие частицы не задерживаются, как на Земле. Это делает возможным прямой поиск не только первичных чёрных дыр, но и других редких объектов — от магнитных монополей до фрагментов экзотической материи.

Если прибор подтвердит наличие хотя бы одного кандидата, то это станет важным шагом в изучении тёмной материи и условий, существовавших вскоре после Большого взрыва. Авторы рассчитывают, что первый полноценный набор данных можно будет получить в ближайшие годы после начала работы детектора.

Подробнее на iXBT