Темная материя из первичных черных дыр с широким спектром масс примирила наблюдения с теорией
Группа физиков-теоретиков исследовала модель темной материи, в которой она состоит из первичных черных дыр с широким спектром масс, и оказалось, что эта модель хорошо объясняет многие несостыковки между астрономическими наблюдениями и предсказаниями Стандартной космологической модели с холодной темной материей, состоящей из тяжелых частиц, называемой ΛCDM. Наиболее сильно различаются предсказания новой модели и ΛCDM для возраста Вселенной, меньшего одного миллиарда лет, наблюдательные данные о котором достаточно скудны. Исследователи надеются, что телескопы следующего поколения позволят проверить правильность их модели. Исследование принято к публикации в The Astrophysical Journal, препринт статьи выложен на arXiv.org.
Согласно данным астрономических наблюдений, около 68 процентов плотности энергии во Вселенной приходится на темную энергию, которую принято отождествлять с энергией вакуума, за почти 27 процентов отвечает темная материя, а на обычное барионное вещество остается чуть менее 5 процентов. Гипотеза о том, что во Вселенной около 85 процентов всего вещества сосредоточено в невидимой темной материи, объясняет и профиль скоростей движения звезд в галактиках и галактик в скоплениях, и спектр неоднородностей температуры космического микроволнового фона, и темп формирования галактик при эволюции Вселенной.
Существуют различные модели строения темной материи, но долгое время основным кандидатом на роль составляющих ее частиц считались вимпы (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) с массой от нескольких до нескольких сот гигаэлектронвольт, участвующие только в гравитационном и, возможно, слабом взаимодействиях с частицами Стандартной модели. Ни в одном лабораторном эксперименте, однако, вимпы обнаружить не удалось, что вынудило исследователей рассматривать альтернативных кандидатов на роль частиц темной материи. К ним относятся и сверхтяжелые конгломераты частиц Стандартной модели, называемые макросами с массами до нескольких десятков килограмм, и сверхлегкие частицы, такие как стерильное нейтрино, дилатон и аксион.
Еще один кандидат на роль темной материи, который предложил Стивен Хокинг еще в 1971 году, — это первичные черные дыры, родившиеся в ранней Вселенной. Современные астрономические наблюдения, однако, существенно ограничивают массы этих черных дыр, если они лежат в сравнительно узком диапазоне: анализ гравитационного линзирования звезд в туманности Андромеды запретил черным дырам иметь массу порядка массы Луны, наблюдение за взрывами сверхновых ограничило вклад в темную материю от сверхмассивных черных дыр, а моделирование эволюции