"Темная материя" может быть скоплением черных дыр, родившихся с Большим взрывом

Согласно новому исследованию, темная материя может состоять из огромных скоплений черных дыр, созданных в самом начале Вселенной. Об этом сообщает LiveScience.

Такой вывод был сделан на основе анализа гравитационных волн или ряби в пространстве-времени, вызванной двумя столкновениям между черными дырами и нейтронными звездами.

Рябь под названием GW190425 и GW190814 была обнаружена в 2019 году обсерваторией LIGO. Анализ явления показал, что рябь возникла в результате столкновений черных дыр, масса которых в 1,7-2,6 раза больше массы Солнца, и либо меньше нейтронной звезды, либо гораздо большей черной дыры. При каждом таком столкновении появилась бы черная дыра с массой Солнца.

"Черные дыры солнечной массы загадочны, поскольку они не слишком вписываются в традиционную астрофизику, обычно в черные дыры превращаются звезды с большей массой", – говорит ведущий автор исследования Владимир Тахистов из Калифорнийского университета.

Вместо этого авторы считают, что черные дыры солнечной массы могут быть "первичными" черными дырами, рожденными во время Большого взрыва.

Изначальные черные дыры, если они действительно существуют, вероятно, были созданы в огромных количествах в первую секунду Большого взрыва около 13,77 млрд лет назад. Они могли быть разных размеров – от микроскопических до объектов в десятки тысяч раз больше массы Солнца.

Расчеты показывают, что самые маленькие к настоящему времени "испарились", испуская квантовые частицы в процессе, известном как излучение Хокинга. Но первичные дыры с массой более 10-11 кг все еще могут существовать в современной Вселенной.

Они могли бы образовывать огромные ореолы "темной материи", окаймляющие галактики, считают астрофизики.

Исследователи хотели узнать, смогут ли они отличить первичные черные дыры от тех, что образовались из нейтронных звезд, мерцающих остатков сверхновых звезд.

Ученые подсчитали, что звезды, которые примерно в 5 раз больше массы Солнца коллапсируют, оставляя после себя нейтронную звезду из сверхплотного вещества. Сильная гравитация некоторых нейтронных звезд постоянно притягивала бы частицы темной материи. Новое исследование предполагает, что в конечном итоге, их гравитация станет настолько большой, что нейтронная звезда и темная материя схлопнутся вместе в черную дыру.

Тахистов и его коллеги считают, что такие черные дыры должны иметь ту же массу, что и нейтронные звезды, из которых они мутировали. Приняв это во внимание, исследователи изучили данные 50 гравитационных волн и обнаружили, что только двое из них (GW190425 и GW190814), связаны с объектами правильной массы, чтобы быть первичными черными дырами.

Исследование не является окончательным и все еще может быть, что в этих столкновениях были задействованы нейтронные звезды, мутировавшие в черные дыры. Но авторы пишут, что распределение масс нейтронных звезд делает это маловероятным.

"В частности, исследование демонстрирует, что черные дыры, чья масса в 1,5 раза больше массы Солнца не могут быть мутировавшими черными дырами в результате разрушения нейтронных звезд", – пишут ученые.

Если это действительно так, то первичные черные дыры могут существовать во Вселенной и быть одним из компонентов темной материи.