Чёрные дыры – это и есть тёмная материя?

тёмная материя

По утрам я часто кутаюсь в воротник осеннего пальто, доставшегося мне от дедушки, прошедшего Великую Битву при Япете 2237 года. И греюсь на тёплом кожухе двигателя ЛиАЗ-677 в его промёрзшем за долгую морозную марсианскую ночь салоне. И когда автобус начинает медленно двигаться по красным промозглым пескам мёртвой планеты, объезжая камни и останки погибших роботов, ко мне начинают поворачиваться самые разные люди. Это шахтёры и повара. Строители и маляры. Слесари и продавцы сгущённого воздуха. Все они едут на свои рабочие места растянутой на многие километры марсианской колонии. Она, и ещё пару десятков ей подобных – это все, что осталось от некогда могучей цивилизации землян, которая почти полностью сгинула в противостоянии с внезапно нагрянувшими гостями из космоса.

Это была, по всей видимости, разведывательная эскадра какой-то инопланетной цивилизации. Впервые её заметили возле Нептуна, а затем возле Сатурна. Где и состоялась вышеупомянутая битва. Земной флот был почти полностью уничтожен, как и чуть позже вся жизнь на нашей планете. Остатки эскадры убрались восвояси, оставив после себя несколько сотен выведенных из стоя роботов. Технологии, по которым они были сделаны, были нам абсолютно неизвестны. И не поддавались изучению.

Штатный умник

Итак, ко мне поворачиваются люди. И задают мне разные вопросы. Дело в том, что моя работа – отвечать на эти вопросы. Я – так называемый «штатный умник». Так называют людей, которые имеют хорошие знания в самых разных областях науки. Это историки, астрономы, физики, и многие другие. Но осталось нас, на самом деле, не так уж и много. И наше руководство по этой причине на каждой марсианской базе организовало подобного рода обучение. Чтобы передавать знания всем, кто остался в живых. Но поскольку времени на это катастрофически не хватало, было решено делать это по дороге на объекты, на которых трудились люди.

марсианские роботы
Пейзажи Марса. Фото НАСА.

Обычно вопросы касались не слишком сложных вещей. Те, кто родился на Марсе, обычно спрашивали меня про Землю. И я рассказывал им о том, как прекрасна была наша планета. Как она цвела весной, и какими голубыми были её океаны. Рассказывал про чистые реки и озёра, полные рыбы. Эти люди явно не верили мне. И качая головами что-то шептали, глядя сквозь замёрзшее стекло куда-то в оранжевую даль…

Но однажды какой-то курносый парень, по-видимому из шахтёров, которые добывали уран на одной самых глубоких шахт, задал мне совершенно неожиданный вопрос. Он спросил: не может ли быть так, что таинственная тёмная материя является просто черными дырами? И я не знал, что ему ответить. Я извинился пред парнем, и он, улыбнувшись, выскочил на своей остановке. А автобус двинулся дальше.

Но я начал думать…

Итак, черные дыры. Что я помнил про них? Так, так, так. Вспоминаем.

Чёрные дыры

«Черными» эти объекты называют потому, что они не излучают никакого электромагнитного излучения. И взаимодействуют с остальной частью Вселенной только посредством гравитации. А ведь это именно те свойства, которыми обладает тёмная материя. Она гравитационно взаимодействует с обычной материей, но никак не проявляет себя в электромагнитном диапазоне.

Наблюдения, которые проводили астрономы, показали, что тёмная материя равномерно распределена по всей Вселенной. Она есть везде. А это значит, что если это черные дыры, то они тоже должны быть повсюду. Однако черные дыры, которые известны науке, никогда не возникают сами по себе. Это остатки больших звёзд, которые коллапсируют после того, как у них заканчивается топливо.

А ещё науке известно, что темной материи в космосе гораздо больше, чем обычной. Примерно в пять раз! Чтобы столько звёзд образовалось и стало черными дырами, после Большого взрыва должно было образоваться очень много нормальной материи. Однако астрономы, используя космологические данные, смогли определить сколько материи имелось изначально. И цифры не сошлись.

Кроме того, если бы тёмная материя была чёрными дырами, учёные должны бы были наблюдать не только их гравитационное воздействие. Но и так называемые явления гравитационного линзирования. Они происходят, когда чёрная дыра проходит перед звездой и немного отклоняет её свет. Однако подобные явления не наблюдались. По крайне мере в той степени, в какой это было бы необходимо для объяснения природы темной материи.

Так что есть веские основания предполагать, что черные дыры не имеют ничего общего с темной материей. И что тёмная материя (как в своё время считало большинство учёных) состоит из ещё неизвестного типа элементарных частиц.

 

автобус на Марсе
Марсианский автобус. Фото НАСА.

Тёмная материя может быть и такой

Однако позже оказалось, что точку в этом деле ставить было рано. Поскольку при определённых обстоятельствах чёрные дыры всё же могли быть в нём замешаны.

Да, в нашей Вселенной не было столько звёзд, чтобы образовалось огромное количество черных дыр. Но дело в том, что чёрные дыры бывают разными. И некоторым из них не нужны звезды в качестве прародителей!

Дело в том, что у нашей Вселенной был такой этап эволюции, когда вся её материя была достаточно плотной без всяких звёзд. Такое состояние возникло вскоре после Большого взрыва. И длилось доли секунды. Но если материя в этот момент действительно была достаточно плотной, и если она была не совсем равномерно распределена, то некоторые области её повышенной плотности могли фактически коллапсировать под действием собственной гравитации в так называемые первичные чёрные дыры.

Наука не знает точно, как выглядела эта фаза жизни молодой Вселенной. И, соответственно, не знает, могли ли в действительности образоваться первичные черные дыры. И если да, то какую массу они могли иметь. Они могли быть крошечными, но тяжёлыми, как астероиды или даже планеты. Однако из-за излучения Хокинга такие чёрные дыры очень быстро потеряли бы массу и полностью исчезли к сегодняшнему дню. Но они могли быть и более массивными. И сохраниться до наших дней. В этом случае они действительно были бы распределены по всей Вселенной …

Линзы, где линзы?

Но тогда встаёт вопрос о гравитационных линзах. Если вокруг так много черных дыр, то мы должны это заметить. Потому что подобные объекты своей гравитацией, как уже отмечалось чуть раньше, отклоняют свет звёзд!

Сколько таких событий должно происходить, и насколько хорошо мы можем их наблюдать, зависит от распределения черных дыр и их масс. И здесь тоже есть идеи. Давным-давно, лет 200 назад учёные из Пенсильванского государственного университета подробно рассмотрели этот вопрос в одной очень интересной статье. В своей работе исследователи показали, что нужное распределение первичных черных дыр вполне реально. И оно, с одной стороны, гарантирует отсутствие противоречий с наблюдениями событий гравитационного линзирования. А с другой – такое распределение массы позволило бы объяснить всё количество темной материи существованием первичных черных дыр.

Да, всё верно. И если в будущем меня спросят, может ли тёмная материя состоять из черных дыр, я отвечу «вполне может быть» …

На обратном пути наш автобус со страшным, но уже таким привычным скрежетом с трудом затормозил возле полуразрушенного входа в урановую шахту. В двери тотчас появился парень, задавший мне свой интересный вопрос. Он подсел ко мне поближе, снял шлем высокой защиты и приготовился слушать…

Понравилась статья? Поделитесь ей в социальных сетях! Огромное спасибо!
Живой Космос
Оставьте комментарий!