Многомиллионные поиски частиц темной материи не увенчались успехом. Вследствие этого популярна идея о том, что «невидимую материю» составляют черные дыры. Но авторы нового исследования отвергают такое предположение, ставя перед наукой новые вопросы.
Большая часть массы Вселенной скрыта, представляет собой темную материю. Астрономы открыли ее существование, обнаружив, что края дисков галактик вращаются так же быстро, как их центральные области. По законам гравитации это невозможно — например, планеты Солнечной системы вращаются медленнее, чем дальше от Солнца. Если только края галактических дисков не раскручивает какая-то огромная темная масса. В начале XXI века лидировали вимпы и другие гипотетические частицы как возможные кандидаты на эту роль.
Последние наблюдения свидетельствуют о том, что темная материя не может быть образована частицами. При столкновениях скоплений галактик частицы неизбежно создавали бы трение, отчего скопления эффективно тормозились при столкновениях. В реальности такого торможения нет, например, в скоплении Пуля. Многолетние поиски вимпов на различных ускорителях, включая БАК, не принесли результатов.
Поэтому, как ранее отмечалВ рамках проекта « Naked Science» предложено новое объяснение проблемы темной материи: возможно, она состоит из черных дыр, сгруппированных в плотную сферу, практически не содержащую звезд. отмечаетФизик Николай Горькавый в своих работах приводит данные гравитационно-волновой обсерватории LIGO, которая с 2015 года обнаружила волны от слияния как минимум 90 черных дыр умеренной массы. Десять слияний в год только в окрестностях Земли — очень большая величина, которую нельзя объяснить без высокой концентрации во Вселенной пока не найденных астрономами черных дыр.
В новой научной работе, вышедшей в журнале Nature (полный текстПольские астрономы пытаются опровергнуть утверждение о преобладании черных дыр в составе темной материи. опубликовали в The Astrophysical Journal Supplement Series.
Авторы новых исследований применили наблюдения за гравитационным микролинзированием, когда массивные объекты, например черные дыры, искажают фоновые объекты во время своего прохождения между ними и Землей. Ученые использовали данные наблюдений более чем 76 миллионов звезд галактики Большое Магелланово Облако (примерно 1% от всех ее звезд) за последние два десятилетия.
Исследователи рассчитали количество наблюдаемых микролинзирующих событий при равномерном распределении черных дыр разных масс за пределами диска нашей Галактики. В случае если все темная материя состоит из черных дыр в 10 солнечных масс, их наблюдениях должно быть 258 таких событий. Если же черная дыра имеет массу в 100 солнечных масс, то «микролинз» нашли бы 99.
На практике автоматизированный и ручной поиск выявили всего 13 микролинзирующих событий, что меньше одного на пять миллионов наблюдаемых звезд. Такое малое число событий вполне объяснимо обычными звёздами Млечного Пути и Большого Магелланова Облака.
Исследователи утверждают, что массивные черные дыры (с массой в 10 раз больше массы Солнца и выше) составляют не более нескольких процентов от всей массы темной материи во Вселенной. Даже если учесть черные дыры с массой до 860 солнечных масс, их доля в общей массе темной материи может быть не более 10%. Более крупные черные дыры не могут претендовать на эту роль.
Авторы остановились на рассмотрении черных дыр, равномерно распределенных около галактик — гипотезы, появившейся много лет назад и уже потерявшей актуальность. Ученые не коснулись популярной группы теорий о том, что черная материя состоит из плотных шаровых скоплений черных дыр.
В этом случае число микролинзирующих событий будет невелико. При условии, что одно скопление включает тысячу и десятки тысяч объектов типа ЧД, то количество «микролинз» в изученной астрономами выборке составит лишь несколько.
Ранее в 2024 году сообщали об открытии шарового скопления, почти не содержащего звезд, но обладающего значительной массой. Большой Медведице IIIСкопление состоит из 60 звезд с общей массой 16 солнечных. Его общая масса не менее 74 000 солнечных, что указывает на доминирование темной материи в составе. Астрономы-наблюдатели, как правило, не знают последних теорий о природе темной материи, поэтому классифицировали этот объект как «карликовую галактику». У обычных шаровых скоплений гало из темной материи по гипотезе вимпов существовать не может.