Физик: темная материя может состоять из черных дыр, переживших гибель предыдущих вселенных

Темная материя остается одной из самых загадочных составляющих нашей Вселенной. На её долю приходится около 27% всей массы и энергии космоса, но обнаружить её напрямую до сих пор не удалось. Новая гипотеза, предложенная физиком Энрике Газтанья из Института космических наук в Испании, предлагает революционное объяснение: темная материя может состоять из первичных черных дыр, переживших гибель предыдущих вселенных.

Исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, основано на двух ключевых концепциях: теории «большого отскока» и идее первичных черных дыр. Согласно первой, наша Вселенная не возникла одномоментно в результате Большого взрыва, а является частью бесконечного цикла расширения и сжатия. Вторая концепция предполагает, что черные дыры могли сформироваться в первые секунды после Большого взрыва из-за экстремальных условий ранней Вселенной.

Что такое первичные черные дыры?

В отличие от обычных черных дыр, которые образуются при коллапсе массивных звезд, первичные черные дыры могли возникнуть из сверхплотных областей материи в первые мгновения существования Вселенной. Они могли быть размером с атом, но обладали огромной массой. Несмотря на то, что такие объекты никогда не наблюдались напрямую, многие физики считают, что они существуют и могут объяснить природу темной материи.

Как черные дыры пережили гибель вселенной?

По мнению Газтаньи, некоторые из этих черных дыр могли пережить фазу сжатия предыдущей вселенной. В его модели объекты размером более 90 метров могли сохраниться при переходе от сжатия к расширению. «Мы обнаружили, что структуры крупнее 90 метров могли пережить переход от коллапса к расширению, — говорит ученый. — Это оставляет после себя «реликты», которые несут информацию о предыдущей космической эпохе».

Такие реликтовые черные дыры могли образоваться двумя способами: либо напрямую пережив коллапс, либо сформировавшись из сгустков материи, которые сжались в компактные объекты. В результате галактики и звезды предыдущей фазы расширения могли превратиться в черные дыры, «стирая» свою детальную структуру, но сохраняя массу.

Почему это важно для темной материи?

Если гипотеза верна, то реликтовые черные дыры могут составлять значительную — возможно, даже основную — часть темной материи. Более того, они могут объяснить существование сверхмассивных черных дыр, обнаруженных в молодой Вселенной. Эти объекты, массой в миллиарды солнц, не должны были успеть сформироваться за столь короткий промежуток времени, но наличие реликтовых черных дыр решает эту проблему.

«Если «отскок» производит достаточное количество реликтовых черных дыр, они могут составлять значительную — возможно, доминирующую — часть темной материи», — отмечает Газтанья.

Какие проверки предстоят?

Несмотря на перспективность гипотезы, ученый подчеркивает, что предстоит провести множество проверок. «Эти идеи необходимо протестировать на данных — от гравитационно-волновых фонов до обзоров галактик и прецизионных измерений реликтового излучения», — говорит он. Пока что теория остается на уровне предположений, но она открывает новые горизонты для понимания природы темной материи и эволюции Вселенной.