Физики из Майнца исключили сверхгигантские черные дыры из кандидатов в темную материю

Физики-теоретики из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) и кластера передового опыта PRISMA+ исключили сверхгигантские первичные черные дыры из числа основных кандидатов на роль темной материи, передает EurekAlert со ссылкой на публикацию в Physical Review Letters eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗. Ученые провели расчеты на основе измерений реликтового излучения, выполненных космической обсерваторией Planck Европейского космического агентства.

Согласно космологическим моделям, первичные черные дыры могли образоваться вскоре после Большого взрыва. Одной из гипотез считалось предположение, что темная материя могла скопиться в форме колоссальных черных дыр (stupendously large black holes, SLAB) с массами от 100 миллионов до 10 миллиардов миллиардов масс Солнца. Такое скопление массы неизбежно должно было повлиять на распределение материи в молодой Вселенной.

Возмущения реликтового излучения

Реликтовое излучение представляет собой тепловое излучение, испущенное через 380 000 лет после Большого взрыва. Аппарат Planck фиксировал его параметры в течение четырех с половиной лет работы вплоть до завершения миссии в октябре 2013 года. Исследователи рассчитали, что присутствие многочисленных SLAB, содержащих существенную долю темной материи, вызвало бы специфические гравитационные возмущения и оставило бы характерную зернистость на карте температурных флуктуаций.

Авторы работы смоделировали ожидаемую картину флуктуаций и сопоставили ее с архивными измерениями обсерватории Planck eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗. Наблюдаемые данные не выявили расчетного уровня неоднородностей, что позволило ученым опровергнуть гипотезу о значительном вкладе таких сверхгигантских черных дыр в состав темной материи.

Влияние на смежные космологические задачи

Полученные ограничения затрагивают и другие нерешенные вопросы астрофизики. Первичные сверхгигантские черные дыры ранее рассматривались как возможный источник наногерцевого гравитационно-волнового фона, фиксируемого пульсарными тайминг-массивами, а также как механизм формирования неожиданно массивных ранних галактик, обнаруженных телескопом James Webb. По данным исследователей, низкая численность таких объектов в ранней Вселенной делает маловероятным их использование для объяснения указанных явлений.