В течение нескольких лет физики охотились за первобытными черными дырами — экзотическими объектами, которые могли образоваться в ранней Вселенной и породить целый ряд весьма странных космических явлений. Используя гигантский телескоп шириной 8,2 метра, физики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Института физики и математики Вселенной Кавли в Японии ищут в космосе следы древних черных дыр. Открытие такой дыры может даже свидетельствовать о том, что наша Вселенная порождала «дочерние» вселенные, когда сама еще была молода.
То, что надеются увидеть ученые, не является попыткой заглянуть в некие альтернативные реальности. Но если новые модели верны, то человечество может обнаружить первичную черную дыру (ПЧД), плавающую в космосе буквально между нами и соседней галактикой. Эта находка поможет заполнить несколько пробелов в наших знаниях о целом ряде космических явлений, от природы темной материи до распределения тяжелых элементов в пространстве. Что еще более заманчиво, так это возможность отыскать наконец ключ к разгадке того, является ли наша собственная Вселенная лишь одной из многих в ветвящемся генеалогическом древе мультивселенных, рожденных в далекой древности — хотя по последнему пункту все еще остается много споров.
Первичные черные дыры имеют много общего с обычными черными дырами, образованными коллапсирующими звездами. Например, и те, и другие представляют собой сверхплотные концентрации материи, которые сжимают окружающее пространство-время в сингулярность. Сингулярности сами по себе являются любопытными объектами, состоящими из точек, в которых физика искривления пространства общей теории относительности встречается с более деликатными и непривычными нам метриками квантовой механики. К сожалению, эти две основные теории не согласуются в некоторых важных деталях, поэтому никто точно не знает, что такое же такое сингулярность га самом деле.
Есть много веских причин думать, что как только некий объект пересекает горизонт событий — линию невозврата на границе черной дыры, — пространство и время становятся неотличимы от расширяющейся Вселенной, подобной нашей. Это будет означать, что каждый раз, когда звезда коллапсирует с образованием сингулярности, наша Вселенная становится родителем другой вселенной! Отличие ПЧД в том, что они возникли еще тогда, когда наша Вселенная была полна излучения. Известно, что при совпадении ряда условий это концентрированное море света само может образовывать сингулярность. А поскольку условия в молодом мироздании и без того были экстремальными, порог критической массы был намного ниже, чем требуется для появления даже самых маленьких «обычных» черных дыр.
Изначальные черные дыры — интересная идея, которая отчаянно нуждается в убедительных доказательствах. К сожалению, более мелкие дыры уже давно испарились в потоке излучения Хокинга, если они в самом деле существовали. А более крупные объекты вряд ли ускользнули бы от чутких приборов ученых. В 2019 году исследователи использовали Hyper Suprime-Cam телескопа Subaru для получения почти 200 снимков нашей соседней галактики Андромеда в течение семи часов, просто чтобы посмотреть, может ли ПЧД с массой нашей Луны проплыть перед объективом телескопа. Впрочем, эксперимент не увенчался успехом. Однако исследователи утверждают, что новые математические модели и прогнозы дают надежду отыскать неуловимые «врата» в другие реальности. Если мы подождем немного дольше — например, около 88 часов — на этот раз нам может повезти.
