Физики исключили, что колоссальные первичные черные дыры могут быть темной материей
В существовании темной материи сомнений почти нет, и все же ее так до сих пор и не нашли. Теперь круг поисков чуть сузился — авторы теоретического исследования в Physical Review Letters полностью исключили один из вариантов.
«Одним из возможных решений загадки темной материи было то, что она могла собраться вскоре после Большого взрыва в гигантские черные дыры с массами от 100 миллионов до 10 квинтиллионов солнечных», — сказал физик-теоретик Кристофер Герлах из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) и кластера передового опыта PRISMA++.
Однако такое накопление должно было бы оказать существенное влияние на молодую Вселенную — настолько заметное, что его было бы видно в реликтовом излучении (CMB) даже сегодня.
CMB — это свет, испущенный, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Чтобы измерить его, необходимо поднять высокоспециализированное оборудование и покинуть атмосферу Земли. Более четырех лет космическая обсерватория Planck проводила подробные измерения «эха Большого взрыва».
«То, что мы все еще получаем новые представления об эволюции и структуре Вселенной спустя 13 лет после отключения Planck, лишь подчеркивает, насколько он и был, и остается важным для физиков», — пояснил Герлах.
Анализ первичных черных дыр, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, показал, что они вряд ли содержали всю темную материю Вселенной. Исследователи сосредоточили внимание на подмножестве так называемых колоссально больших черных дыр (SLAB), которые были кандидатами если не на содержание всей темной материи, то по крайней мере на ее значительную часть.
«Если бы SLAB существовали в большом количестве и содержали значительные количества темной материи, они оставили бы характерный отпечаток на CMB посредством своих уникальных возмущений, или, одним словом, сделали бы его зернистым», — заметил физик Николас Лайстер из JGU, соавтор исследования.
Авторы смоделировали, как должен выглядеть этот отпечаток, сравнили его с фактическими измерениями — и выраженной зернистости не выявили.
Ученые также связывали SLAB с наногерцовым фоном гравитационных волн, или «гулом», который был обнаружен с помощью пульсарной временной решетки (по сути, гигантского гравитационного детектора) и удивительно крупными ранними галактиками, наблюдаемыми телескопом «Джеймс Уэбб».
«Эти вопросы также вряд ли будут решены с помощью SLAB, поскольку наши результаты показывают, что они не существовали в большом количестве. Ранняя Вселенная все еще хранит множество загадок, ждущих своего решения», — заключил Лайстер.
