Данные Planck: сверхмассивные первичные чёрные дыры не тёмная материя
Природу тёмной материи по-прежнему пытаются установить исследователи. Среди кандидатов — аксионы, вимпы (массивные частицы со слабым взаимодействием) и первичные чёрные дыры, которые могли появиться в ранней Вселенной. Подобные объекты, в отличие от частиц, отличались бы огромной массой и оставляли бы более заметные следы в наблюдениях, а особый интерес вызывали SLAB (Stupendously Large Black Holes) — чрезвычайно большие чёрные дыры. По гипотезе, их масса доходила бы до 10 миллиардов миллиардов солнечных; статья в Physical Review Letters «Закрытие массового диапазона для чрезвычайно больших чёрных дыр» показала, что существенной долей тёмной материи такие тела быть не могут. Об этом рассказывает Science XXI.
Руководил работой Кристофер Герлах, теоретический физик из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце и кластера PRISMA++. Команда опиралась на архив аппарата Planck, принадлежавшего Европейскому космическому агентству; миссия завершилась в 2013 году. Повторный анализ усилили новыми вычислениями, сопоставлением с более поздними наблюдениями и лучшей фильтрацией помех, включая излучение Млечного Пути.
Реликтовое микроволновое излучение — самый древний доступный свет. Оно возникло примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. В целом фон выглядит однородным, но чувствительная аппаратура фиксирует малые отклонения. Если бы SLAB было много и они давали значимую часть тёмной материи, излучение приобрело бы характерную «зернистость».
Учёные построили модель воздействия таких чёрных дыр на реликтовый фон и сравнили её с наблюдениями. Предсказанных искажений найти не удалось. Авторы пришли к выводу: первичные чёрные дыры массой примерно от 10¹¹ солнечных порождали бы чересчур мощные изокривизионные возмущения, которые противоречат ограничениям Planck и барионных акустических осцилляций.
Есть и другие следствия. Полученные данные заставляют сомневаться, что первичные чёрные дыры помогли возникнуть ранним массивным галактикам, найденным James Webb. Гипотеза также, вероятно, не объясняет фон гравитационных волн, который фиксируют массивы синхронизации пульсаров. По сообщению Universe Today, тёмную материю могут формировать разные частицы, объекты или явления, но сверхгигантские первичные чёрные дыры теперь вряд ли считают важным кандидатом.
