Ученые обнаружили слабый фоновый сигнал гравитационных волн — рябь в ткани пространства-времени, которую ловят с помощью пульсаров, быстро вращающихся нейтронных звезд, работающих как сверхточные космические часы. Эти волны могут идти от слияний гигантских черных дыр массой в миллиарды раз больше Солнца, и их сигнал помогает заглянуть в глубокую древность Вселенной — более чем на 13 миллиардов лет назад. Интерес в том, что этот же сигнал может нести информацию о том, как образовались самые первые сверхмассивные черные дыры, еще до появления обычных звезд.
Одна из гипотез, предложенных учеными, заключается в том, что они возникли из так называемых темных звезд, необычных объектов, питавшихся энергией темной материи, а не ядерными реакциями, как обычные звезды. Такие звезды могли расти до миллионов масс Солнца и затем коллапсировать в массивные черные дыры. Потомки этих «зародышей» могли сливаться в двойные системы и миллиарды лет спустя порождать те самые гравитационные волны, которые мы сейчас фиксируем. Исследование показало: если таких древних темных звезд было достаточно, их вклад в сигнал может быть значительным, даже преобладающим.
Другой сценарий — черные дыры прямого коллапса — оказывается менее эффективным, потому что такие объекты, по расчетам, встречались бы реже. Важно, что сегодняшние измерения позволяют косвенно оценить, сколько таких первичных черных дыр могло существовать в ранней Вселенной: слишком много — и сигнал был бы сильнее, чем мы видим, слишком мало — и неоткуда было бы взяться современным гигантам. Получается, гравитационные волны превращаются в инструмент, позволяющий «переписать» население древней Вселенной, даже не видя ее напрямую.
Таким образом, наблюдения за гравитационными волнами сегодня могут подсказать, как формировались первые гиганты космоса, и проверить экзотические идеи, например, существование темных звезд.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в галактике типа «Зеленый горошек» обнаружена первая пара сверхмассивных черных дыр.