«Неймовірно великі» чорні діри не можуть бути основою темної матерії — дослідження

Чи може темна матерія ховатися в кількох колосальних чорних дірах? Нове дослідження відповідає «ні» — принаймні щодо найбільших із них. Чорні діри, важчі за цілі галактики, не можуть становити помітну частку темної матерії, пише Space.com.

Яку ідею перевіряли

Темна матерія — невидима речовина, яка, як вважають, утримує галактики від розпаду. На неї припадає близько п'яти шостих усієї матерії, але що це таке, досі невідомо (у нашому поясненні, що таке темна матерія, — докази та головні кандидати). Чорні діри — природні підозрювані: вони масивні й їх дуже важко помітити.

Команда розглянула «неймовірно великі чорні діри» (stupendously large black holes) — об'єкти масою понад 100 мільярдів Сонць. Найважчі з них важили б від мільйона мільярдів до десяти мільйонів мільярдів сонячних мас — більше за цілі галактики. Жодної такої досі не знайшли: найбільша відома чорна діра може мати масу близько 36 мільярдів Сонць. Тож усю темну матерію вони пояснити не могли й раніше; питання було в тому, чи можуть вони бути її значною частиною.

Дитяче фото Всесвіту

Темну матерію зазвичай уявляють як «дрібний пил, розсипаний усюди», пояснив Space.com співавтор роботи Крістофер Ґерлах із Майнцського інституту теоретичної фізики. Якби вона натомість була зібрана в кількох гігантських об'єктах, «Всесвіт став би зернистим на дуже великих масштабах. І це можна перевірити».

Для перевірки використали реліктове (мікрохвильове фонове) випромінювання — світло, що вирвалося на волю приблизно через 380 000 років після Великого вибуху, коли Всесвіт охолонув настільки, що світло змогло вільно поширюватися. Його температура по небу коливається лише приблизно на одну стотисячну, і цей візерунок фіксує, як тоді була розподілена матерія.

Тієї «зернистості», яку спричинила б популяція таких чорних дір, у реліктовому випромінюванні немає. «Отже, ці чорні діри не можуть бути суттєвою частиною темної матерії», — сказав співавтор Ніколас Лайстер.

Що це означає, а що ні

• Результат не стверджує, що таких чорних дір не існує, — лише те, що вони не є головною складовою темної матерії.
• Зовсім інший кандидат лишається у грі: крихітні чорні діри з масою астероїда. Тепер команда з'ясовує, чи можна виключити й їх.
• Статтю дослідників із Майнца та Нью-Йоркського університету в Абу-Дабі мають опублікувати в Physical Review Letters 26 жовтня.

Темну матерію шукають із різних боків. Цього місяця радіоогляд виявив беззоряну хмару водню, яка може бути темною галактикою, а астрономи стежать за парою надмасивних чорних дір, що прямують до злиття.