Учёные продолжают проверять различные гипотезы о природе тёмной материи. Среди возможных кандидатов называют гипотетические частицы вимпы (слабо взаимодействующие массивные частицы) и аксионы, а также первичные чёрные дыры, возникшие на ранних этапах существования Вселенной. В отличие от частиц, такие объекты обладали бы большой массой и могли бы оставлять заметные следы в наблюдаемых данных.
Особый интерес представляют сверхгигантские первичные чёрные дыры, или SLAB (Stupendously Large Black Holes — чрезвычайно большие чёрные дыры). Согласно гипотезе, их масса могла достигать 10 миллиардов миллиардов масс Солнца. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters под названием «Закрытие массового диапазона для чрезвычайно больших чёрных дыр», показало, что такие объекты не могут быть значимой составляющей тёмной материи.
Работу возглавил теоретический физик Кристофер Герлах из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце и научного кластера PRISMA++. Учёные использовали данные космического аппарата Planck Европейского космического агентства, завершившего работу в 2013 году. Новые вычислительные возможности, сопоставление с более поздними наблюдениями и улучшенная фильтрация помех, включая излучение Млечного Пути, позволили получить дополнительные сведения из архивных данных.
Реликтовое микроволновое излучение — древнейший доступный для наблюдений свет, появившийся примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. В основном оно выглядит однородным, однако чувствительные приборы позволяют выявлять небольшие отклонения. Если бы SLAB существовали в большом количестве и содержали значительную долю тёмной материи, они должны были бы придать этому излучению характерную «зернистость».
Исследователи смоделировали влияние таких чёрных дыр на реликтовое излучение, а затем сопоставили расчёты с реальными наблюдениями. Характерных искажений, которые предсказывает модель SLAB, в данных не обнаружили. Авторы заключили, что первичные чёрные дыры массой примерно от 1011 масс Солнца создавали бы слишком сильные изокривизионные возмущения, не согласующиеся с ограничениями, полученными по данным Planck и барионных акустических осцилляций.
Результаты также ставят под сомнение предположения о том, что первичные чёрные дыры способствовали появлению ранних массивных галактик, обнаруженных телескопом James Webb. Кроме того, такая гипотеза, вероятно, не объясняет наблюдаемый фон гравитационных волн, который регистрируют массивы синхронизации пульсаров. По данным Universe Today, поиск природы тёмной материи продолжается, поскольку её могут формировать разные частицы, объекты или физические явления, однако сверхгигантские первичные чёрные дыры, по всей видимости, больше не рассматриваются как значимый кандидат.