В последние годы телескопы помогли открыть много черных дыр, которые никак не могли образоваться из звезд за время жизни Вселенной. На этом фоне набрала популярность идея о том, что вся темная материя состоит из таких черных дыр. Группа астрономов попыталась опровергнуть эту идею, но их работа содержала еще больше узких мест, чем опровергаемые.
Первичные черные дыры небольшой массы не так давно ожидали найти даже в Солнечной системе. Хотя это не удалось, а само их существование под вопросом, шаровые скопления из подобных ЧД считают одним из самых перспективных кандидатов в темную материю / © Eric Ralls, Wikimedia Commons
Недавно Naked Science писал о черной дыре в 50 миллионов масс Солнца, которую датировали первым миллиардом лет истории Вселенной. Практически невозможно придумать механизмы набора этой массы за такое время, тем более что галактика, где ее нашли, по массе уступает этой ЧД.
Подобные случаи фиксировали ранее. Такие ЧД часто называют «первичными», предполагая, что они возникли в первую секунду жизни Вселенной. Из-за их обилия многие отнесли именно на них темную материю — загадочное нечто, что не обнаруживают в дисках галактик, но что окружает их в так называемых темных галактических гало.
Это объяснение сути темной материи вызвало массовое неприятие у тех ученых, кто все еще надеется, что она состоит из частиц. Одна из таких групп выложила на сервере препринтов Корнеллского университета статью, прямо в заголовке обозначив ее как «гвоздь в гроб темной материи из первичных черных дыр». Научную работу направили на публикацию в журнал Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
Исследователи проанализировали широкие двойные системы (двойные звезды с большим расстоянием между ними) в карликовой галактике Волопас I. Она лежит в 200 тысячах световых лет от нас и вращается вокруг Млечного Пути. Пятьдесят два кандидата в широкие двойные имели расстояние между звездами системы от 1,05 до 2,4 триллиона километров (от семи до 16 тысяч раз больше, чем расстояние между Землей и Солнцем).
Ученые расчетами показали, что такое количество широких двойных в тех зонах, где их обнаружили, несовместимо с большим количеством черных дыр массой менее пяти солнечных внутри Волопаса I. Они отметили, что сходная частота широких двойных наблюдается и в нашей Галактике. На этом основании авторы пришли к выводу о том, что черные дыры массой менее пяти солнечных встречаются редко и вся их популяция во Вселенной не может обеспечить больше одного процента от общей массы темной материи. Следовательно, она должна состоять из чего-то еще.
Однако, как несколько лет назад отмечал Naked Science, подобные расчеты исходят из предположений о равномерном распределении «первичных» черных дыр во Вселенной. На практике уже около десятилетия назад сторонники объяснения темной материи черными дырами пришли к мысли о том, что они должны располагаться группами, компактными шаровыми скоплениями, массой до сотни тысяч солнечной. Такие шаровые скопления находятся в темных галактических гало и практически лишены звезд и газа. Поэтому обнаружить их взаимодействие с широкими двойными в обычных галактиках просто невозможно: их там нет.
В ближайшее время дискуссия о «первичных» (или реликтовых, в рамках теории «Вселенной-феникса») черных дырах существенно обострится, поскольку в следующие 10 лет весьма вероятно резкое увеличение частоты их обнаружения. Это может как укрепить позиций сторонников «чернодырного» объяснения темной материи, так и стать поводом для появления множества работ тех, кто с ними не согласен.