В последние годы астрономы с помощью телескопов обнаружили множество черных дыр, происхождение которых невозможно объяснить только эволюцией звезд за время существования Вселенной. На этом фоне получила популярность гипотеза, что вся темная материя может состоять из подобных черных дыр. Однако попытки опровергнуть эту теорию зачастую сталкиваются с еще большими трудностями, чем сама гипотеза.

Недавно стало известно о черной дыре с массой в 50 миллионов солнечных, возраст которой оценивается в первый миллиард лет после Большого взрыва. Объяснить, как столь массивный объект мог сформироваться за столь короткое время, практически невозможно, особенно учитывая, что галактика, в которой она обнаружена, по массе уступает самой черной дыре.

Подобные случаи фиксировались и ранее. Такие черные дыры называют «первичными», предполагая, что они возникли в первые секунды существования Вселенной. Из-за их предполагаемого обилия некоторые ученые связывают с ними происхождение темной материи — загадочного вещества, которое не наблюдается в дисках галактик, но окружает их в так называемых темных гало.

Эта гипотеза вызвала скепсис среди тех исследователей, кто по-прежнему надеется, что темная материя состоит из частиц. Одна из таких научных групп опубликовала на сервере препринтов Корнеллского университета статью с громким заголовком, в котором утверждалось, что их работа — «гвоздь в гроб» теории темной материи из первичных черных дыр. Статья была направлена в журнал Publications of the Astronomical Society of the Pacific.

В своем исследовании ученые проанализировали широкие двойные системы (двойные звезды с большим расстоянием между компонентами) в карликовой галактике Волопас I, находящейся в 200 тысячах световых лет от нас и вращающейся вокруг Млечного Пути. Из 52 кандидатов в широкие двойные расстояния между звездами составляли от 1,05 до 2,4 триллиона километров (от 7 до 16 тысяч раз больше расстояния между Землей и Солнцем).

Расчеты показали, что такое количество широких двойных в тех областях, где они были обнаружены, несовместимо с большим числом черных дыр массой менее пяти солнечных внутри Волопаса I. Аналогичная частота широких двойных наблюдается и в нашей Галактике. На этом основании авторы пришли к выводу, что черные дыры с массой менее пяти солнечных встречаются редко и не могут составлять более одного процента от общей массы темной материи во Вселенной. Следовательно, темная материя должна состоять из чего-то иного.

Однако, как отмечалось еще несколько лет назад, подобные расчеты исходят из предположения о равномерном распределении «первичных» черных дыр по Вселенной. На практике сторонники гипотезы о черных дырах как темной материи уже около десятилетия считают, что они должны группироваться в компактные шаровые скопления с массой до сотен тысяч солнечных. Такие скопления находятся в темных гало галактик и практически не содержат звезд и газа. Поэтому обнаружить их влияние на широкие двойные в обычных галактиках невозможно — их там просто нет.

В ближайшие годы дискуссия о «первичных» (или реликтовых, согласно теории «Вселенная-феникс») черных дырах, вероятно, обострится, поскольку в течение следующего десятилетия ожидается значительный рост числа их обнаружений. Это может как укрепить позиции сторонников гипотезы о черных дырах как источнике темной материи, так и стать поводом для появления множества новых работ их оппонентов.