Тлеющие угли чёрных дыр ✛
В 2017 году гравитационные детекторы LIGO и Virgo поймали рябь пространства-времени от слияния двух чёрных дыр в 540 мегапарсеках от нас. Событие получило имя GW170814. Но что осталось после этого космического столкновения? Кроме искажённого пространства, возможно, родились крошечные чёрные дыры — «крошки». По расчётам Хокинга, такие объекты не вечны: они испаряются, излучая энергию.
Астрофизики решили проверить, не тлеют ли эти угли после костра слияния. Они взяли данные космического гамма-телескопа Fermi-LAT за 12 месяцев после GW170814 и наложили на них модели излучения Хокинга от крошек разных масс — от 1.8×$10^8$ до 4.0×$10^8$ кг. Каждая масса имеет своё время жизни: от 29 до 339 дней. Если бы крошки существовали, в данных появился бы дополнительный источник гамма-лучей, который усиливался бы по мере испарения.
Но тестовая статистика — число, показывающее, насколько модель с источником лучше модели без него, — оказалась отрицательной для всех месяцев и всех масс. Это значит, что добавочный источник не улучшает описание данных. Сигнала нет. Сравнив с наименее отрицательным случаем, учёные исключили крошки массой 4×$10^8$ кг на уровне 95% достоверности. Для меньших масс ограничения слабее: там крошки могли бы испариться раньше или позже, и их вспышку легче пропустить.
Этот результат — не просто «ничего не нашли». Раньше было неизвестно, могут ли при слиянии чёрных дыр рождаться крошки и можно ли их увидеть. Теперь для GW170814 сценарий с массой 4×$10^8$ кг закрыт. Методика же универсальна: её можно применить к любому событию из растущего каталога LIGO–Virgo–KAGRA. А новые телескопы, такие как Cherenkov Telescope Array Observatory, расширят доступное пространство параметров и, возможно, однажды поймают последнюю вспышку испаряющейся чёрной дыры.
Так тлеющие угли слияния чёрных дыр пока остаются невидимыми. Но сам факт, что мы научились их искать, — уже шаг вперёд. Каждое новое наблюдение сужает область, где могут прятаться эти гипотетические объекты, и приближает нас к пониманию квантовой природы горизонта событий.
Время испарения крошки массой 4×$10^8$ кг — 339 дней, то есть примерно один земной год. Если бы такая крошка родилась при слиянии GW170814, её финальная гамма-вспышка пришлась бы как раз на период наблюдений Fermi-LAT.
Идея маленьких чёрных дыр, испаряющихся со вспышкой, перекликается с романом Грега Игана «Лестница Шильда», где микроскопические чёрные дыры используются как источник энергии.