"Темна матерія" може бути скупченням чорних дір, які народилися з Великим вибухом

Згідно з новим дослідженням, темна матерія може складатися з величезних скупчень чорних дір, створених на самому початку Всесвіту. Про це повідомляє LiveScience.

Такий висновок зробили на основі аналізу гравітаційних хвиль або мерехтіння у просторі-часі, викликаному двома зіткненнями між чорними дірами і нейтронними зірками.

Брижі під назвою GW190425 і GW190814 виявили у 2019 році обсерваторією LIGO. Аналіз явища показав, що брижі виникли в результаті зіткнень чорних дір, маса яких у 1,7-2,6 рази більша за масу Сонця, і або менше нейтронної зірки, або набагато більше чорної діри. При кожному такому зіткненні з'являлася б чорна діра з масою Сонця.

"Чорні діри сонячної маси загадкові, оскільки вони не дуже вписуються в традиційну астрофізику, зазвичай у чорні діри перетворюються зірки з більшою масою", — говорить провідний автор дослідження Володимир Тахістов з Каліфорнійського університету.

Замість цього автори вважають, що чорні діри сонячної маси можуть бути "первинними" чорними дірами, народженими під час Великого вибуху.

Початкові чорні діри, якщо вони справді існують, імовірно, були створені у величезних кількостях в першу секунду Великого вибуху близько 13,77 млрд років тому. Вони могли бути різних розмірів — від мікроскопічних до об'єктів у десятки тисяч разів більше маси Сонця.

Розрахунки показують, що найменші до теперішнього часу "випарувалися", випускаючи квантові частинки у процесі, відомому як випромінювання Хокінга. Але первинні діри з масою понад 10-11 кг все ще можуть існувати у сучасному Всесвіті.

Вони могли б утворювати величезні ореоли "темної матерії", що обрамовують галактики, вважають астрофізики.

Дослідники хотіли дізнатися, чи зможуть вони відрізнити первинні чорні діри від тих, що утворилися з нейтронних зірок, мерехтливих залишків наднових зірок.

Вчені підрахували, що зірки, які приблизно у 5 разів більші за масу Сонця колапсують, залишаючи після себе нейтронну зірку з надщільної речовини. Сильна гравітація деяких нейтронних зірок постійно притягувала б частинки темної матерії. Нове дослідження припускає, що у підсумку, їх гравітація стане настільки великою, що нейтронна зірка і темна матерія схлопнуться разом в чорну діру.

Тахістов і його колеги вважають, що такі чорні діри повинні мати ту саму масу, що і нейтронні зірки, з яких вони мутували. Взявши це до уваги, дослідники вивчили дані 50 гравітаційних хвиль і виявили, що тільки двоє з них (GW190425 і GW190814), пов'язані з об'єктами правильної маси, щоб бути первинними чорними дірами.

Дослідження не є остаточним і все ще може бути, що у цих зіткненнях були задіяні нейтронні зірки, які мутували у чорні діри. Але автори пишуть, що розподіл мас нейтронних зірок робить це малоймовірним.

"Зокрема, дослідження демонструє, що чорні діри, маса яких у 1,5 рази більша за масу Сонця не можуть бути мутуючими чорними дірами у результаті руйнування нейтронних зірок", — пишуть вчені.

Якщо це справді так, то первинні чорні діри можуть існувати у Всесвіті і бути одним з компонентів темної матерії.