Стробоскоп в тёмном зале выхватывает из толпы мгновенные тени, которые глаз не успевает заметить. Первичная чёрная дыра размером с вирус, пролетая перед далёкой звездой, на несколько секунд усиливает её свет, как лупа, наведённая на лампочку. До сих пор такие вспышки никто не ловил: они слишком короткие для наземных телескопов, а в ярких звёздных полях их теряет дрожание атмосферы.
Телескоп JWST смотрит из космоса, где воздух не мешает, но его стандартные снимки складывают свет за минуты и стирают быстрые изменения. Авторы новой работы построили конвейер FLASH, который читает необработанные данные детектора и сохраняет каждую порцию света внутри экспозиции. Так телескоп превращается в стробоскоп, делающий кадры каждые 21,5 секунды.
Чтобы заметить слабое усиление, нужно измерять яркость с точностью до одного процента. Детектор JWST нелинеен: чем больше света, тем сильнее он «устаёт» и занижает сигнал. Учёные откалибровали эту усталость по самим данным, выравнивая чувствительность пикселей на тысячах кадров. После такой процедуры точность выросла настолько, что можно было искать события амплитудой всего в несколько процентов.
Результат оказался пустым, но значимым. За час наблюдений в каждом фильтре не было найдено ни одной убедительной вспышки. Расчёт показал: если бы вся тёмная материя состояла из первичных чёрных дыр массой около одной миллиардной массы Солнца, ожидаемое число событий составило бы 0,03. Это даёт верхний предел: таких объектов не больше, чем в сто раз больше всей тёмной материи.
Стробоскоп пока не поймал ни одной тени, зато доказал, что способен их видеть. Сейчас наблюдения не были оптимизированы для этой задачи: телескоп часто менял положение, а фильтры выбирались для других целей. Если направить JWST на одно поле Андромеды и снимать его часами без перерывов, чувствительность вырастет в десятки тысяч раз. Тогда либо появятся первые вспышки от первичных чёрных дыр, либо этот кандидат в тёмную материю окончательно уйдёт в тень.
При массе $10^{-9}$ масс Солнца первичная чёрная дыра имеет радиус Шварцшильда около 3 нанометров, что сравнимо с размером вируса, но её гравитационное поле способно усилить свет звезды в галактике Андромеды на несколько процентов.
Идея невидимых компактных объектов, искажающих свет далёких звёзд, перекликается с романом «Пикник на обочине» братьев Стругацких, где аномальные зоны оставлены загадочными пришельцами, хотя здесь речь о естественных кандидатах в тёмную материю.