Два океанских лайнера идут ночью без огней. Один построен на верфи из стальных листов, другой словно вырос сам собой из пены и волн. На слух они почти неразличимы, но опытный гидроакустик уловит разницу в гуле винтов и обводах корпуса. Примерно так астрофизики смотрят на чёрные дыры: одни рождаются из умирающих звёзд, другие — из случайных сгустков материи в самые первые мгновения после Большого взрыва. И те и другие сливаются, посылая дрожь сквозь ткань пространства, но почерк у них разный.
Слияния чёрных дыр оставляют рябь — гравитационные волны. Когда таких событий набирается много, их неразборчивый хор сливается в сплошной гул, который называют стохастическим гравитационно-волновым фоном (стохастический — значит случайный, похожий на шум). Авторы новой работы взяли каталог сигналов GWTC-4, собранный детекторами LIGO, и с помощью байесовской статистики (метода, который оценивает вероятность гипотезы с учётом новых данных) вычислили, какая часть этого хора может принадлежать первичным чёрным дырам — тем самым «пенным» объектам, возникшим до первых звёзд. Дальше они смоделировали фон отдельно для звёздных и первичных дыр, учли эффект гравитационного линзирования — когда массивное тело на пути волны искривляет её, как увеличительное стекло меняет вид муравья, — и наложили результат на графики чувствительности наземных антенн.
Выяснилась любопытная вещь. Нынешняя обсерватория LIGO способна отличить один тип дыр от другого, но лишь в узком окне частот и одним-единственным способом. Линзирование сдвигает это окно, а значит, усложняет задачу. Будущий Телескоп Эйнштейна (ET) — подземный треугольник с десятикилометровыми плечами — окажется куда более зорким. Он сможет разделить популяции в гораздо большем диапазоне параметров, не полагаясь на единственный приём. Это как сравнивать настройку радиоприёмника в грозу и в ясный день: первый ловит одну станцию, второй слышит весь эфир.
Так гравитационный слух человечества становится всё острее. Если мы научимся уверенно разделять хор звёздных и первичных дыр, то сможем подслушать историю тех времён, когда во Вселенной не горела ещё ни одна звезда.
Первичная чёрная дыра с массой небольшого астероида может иметь размер атомного ядра и пронзить Землю насквозь, не причинив заметного вреда — только микроскопический след.