Физики из Канады и США впервые смоделировали пролеты так называемых первичных черных дыр — гипотетических объектов, возникших в первые доли секунды после Большого взрыва — через планетные системы. Подобные встречи, как оказалось, способны искажать орбиты экзопланет и в перспективе могут помочь в поиске этих космических «призраков».
В отличие от обычных черных дыр, образующихся при коллапсе 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.
Чтобы выяснить, как часто в нашей Галактике могут происходить подобные столкновения, исследователи из Гарвардского и Иллинойсского университетов (оба — в США) при участии Гаррета Брауна (Garett Brown) из компании Xanadu Quantum Technologies (Канада) смоделировали более 100 тысяч планетных систем, аналогичных Солнечной. При этом в каждой из них присутствовал один газовый гигант, подобный Юпитеру. Потенциальным нарушителем «орбитального спокойствия» стала популяция из трех миллионов первичных черных дыр — именно такое количество, по оценкам, может существовать в Млечном Пути.
Каждый пролет в симуляции рассматривался как разовое, импульсное событие: первичная черная дыра быстро пролетала через планетную систему, существенно меняя орбиту экзопланеты (вплоть до полной потери орбитальной стабильности). Особое внимание исследователи уделили пролетам на достаточно близком расстоянии к родительской звезде — в пределах 2,25 миллиарда километров, — поскольку именно в этой области гравитационные эффекты могут быть наиболее значимыми.
Результаты показали, что с течением времени даже редкие пролеты могут накапливать статистически заметное влияние на орбиты экзопланет: аномалии в их формах или наклонах могут быть тем самым «гравитационным следом» первичных черных дыр. Особенно уязвимыми оказались менее массивные планеты и системы, расположенные ближе к центру Галактики, где плотность первичных черных дыр теоретически выше.
Но есть и проблемы: во-первых, современные телескопы не позволяют с высокой точностью измерить орбиты большинства экзопланет. Даже в самых хорошо изученных системах ошибки в определении эксцентриситета или полуоси могут быть слишком велики, чтобы надежно связать их с пролетом первичных черных дыр.
Во-вторых, никаких следов первичных черных обнаружить в наблюдениях не удалось, хотя попыток было много. В-третьих, новое исследование представлено на сервере препринтов Корнеллского университета и не прошло экспертную оценку. Значит, интерпретировать результаты следует с осторожностью.