результаты более полного анализа, который охватил более 1000 сверхновых и заставляет еще более понизить эту цифру — максимум до 23 процентов.
«Что такое темная материя? Похоже, хорошие варианты у нас закончились, — говорит профессор Урог Селяк. — Это задача для следующих поколений».
Naked Science, 3 октября 2018
https://naked-science.ru/article/sci/astronomy-otvergli-svyaz-chernyh-dyr-i
Журнал Physical Review Letters. 2018
Астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли Мигель Зумалакареджи (Miguel Zumalacárregui) и Урош Селяк (Uroš Seljak)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.141101
Глава 11-18-6
Темной материи запретили состоять из черных дыр с массой Луны
Апрель 2019
Низкая вероятность линзирования звезд позволила установить самые строгие ограничения на долю первичных черных дыр с массами порядка лунной. Результаты наблюдений десятков миллионов светил в Туманности Андромеды показывают, что доля таких тел в темной материи составляет не более процента. Тем не менее, еще более легкие первичные черные дыры могут составлять существенную часть темной материи, их вклад пока не удалось ограничить. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Большинство теорий с наиболее массивными «частицами» темной материи предлагают на их роль первичные черные дыры (ПЧД) — образовавшиеся в ранней Вселенной тела, не являющиеся продуктом эволюции звезд, что отличает их от обычных черных дыр. Идеи об их существовании были предложены еще в 1960-х, но с открытием гравитационных волн ПЧД стали намного популярнее, так как массы сливающихся объектов оказались достаточно велики, а сценарии звездной эволюции предсказывают в большинстве случаев более легкие тела. Существуют различные способы ограничить существование ПЧД. В частности, объекты легче 1015 грамм (10-18 масс Солнца) должны были испариться за счет излучения Хокинга за время существования Вселенной, а тяжелее 1035 грамм (100 масс Солнца) приводили бы к слишком сильному искажению реликтового излучения, чего не наблюдается в реальности.
В работе международного коллектива астрофизиков из Японии, США и Индии использован метод гравитационного микролинзирования для оценок количества ПЧД в гало Млечного Пути и Туманности Андромеды. Для этого ученые в течение семи часов подряд одновременно наблюдали несколько десятков миллионов звезд Туманности Андромеды при помощи 900-мегапиксельной камеры Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru с диаметром главного зеркала в 8,2 метра. Авторов данного исследования интересовали события микролинзирования, при которых массивный объект проходит близко к линии, соединяющей наблюдателя и звезду, из-за чего яркость последней на короткое время заметно изменяется.
Если бы ПЧД с массами, достаточными для оказания заметного гравитационного влияния на прохождение света, составляли заметную долю темной материи, то в результате подобного наблюдения ученые зафиксировали бы множество событий микролинзирования. Однако в реальности им удалось заметить только один подобный случай, что позволяет установить сильные ограничения на вклад ПЧД в массами от 10-11 до 10-6 солнечных (от 0,001 до 100 масс Луны): их доля составляет не более одного процента.
Однако результаты данной работы не исключают возможности существенного вклада ПЧД в темную материю, вплоть до 100 процентов для достаточно узкого диапазона еще меньших масс. Также стоит отметить, что все реалистичные спектры масс черных дыр не монохроматичны, то есть предполагают существование объектов разных масс. Тем не менее, все они должны соответствовать строгим ограничениям данной работы. Также авторы отмечают, что наблюдения Туманности Андромеды являются наилучшим способом установления подобных ограничений.
nplus1.ru, 2 апреля 2019, Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/news/2019/04/02/primordial-black-holes-dark-matter
Журнал Nature Astronomy
https://www.nature.com/articles/s41550-019-0723-1
Глава 11-18-7
Первичные черные дыры и поиски темной материи в Мультивселенной
Январь 2021
Японский Физико-математический институт имени Кавли (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Kavli IPMU) славится обилием междисциплинарных проектов, возможных, благодаря наличию большого числа высококвалифицированных специалистов в разных областях научного знания. Один из таких проектов состоит в изучении черных дыр, которые могли формироваться в ранней Вселенной, прежде чем сформировались звезды и галактики. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Такие первичные черные дыры могут отвечать за всю темную материю Вселенной или некоторую ее часть, за некоторые из наблюдаемых гравитационно-волновых сигналов, а также служить зародышами сверхмассивных черных дыр, расположенных в центре нашей и других галактик.
Чтобы лучше понять первичные черные дыры, команда под руководством Александра Кусенко из Kavli IPMU, обратилась к изучению ранней Вселенной. Ранняя Вселенная была настолько плотной, что любая положительная флуктуация плотности величиной более 50 процентов могла привести к формированию черной дыры. Однако науке известно, что величины космологических возмущений, давших начало зародышам галактик, были намного меньше. Тем не менее, ряд процессов, протекавших в ранней Вселенной, мог привести к возникновению условий, благоприятствующих формированию черных дыр.
Одна из интригующих возможностей состоит в том, что первичные черные дыры могли формироваться из «дочерних Вселенных» в ходе инфляции, периода стремительного расширения Вселенной, который, как считается, дал начало основным структурам, наблюдаемым в современном мире, таким как галактики и скопления галактик. Относительно малые дочерние Вселенные коллапсировали с выделением большого количества энергии в небольшом объеме и формировали таким образом черные дыры, пояснили авторы. Большие дочерние Вселенные испытывали инфляционное расширение, однако, согласно положениям теории относительности Эйнштейна, после расширения они становились огромными лишь для внутреннего наблюдателя, в то время как для внешнего наблюдателя – то есть нас с вами – эти дочерние Вселенные также должны были представляться черными дырами, добавили они.
В своей работе команда Кусенко описала новый сценарий формирования первичных черных дыр и показала, что черные дыры, формирующиеся по сценарию Мультивселенной, могут быть обнаружены при помощи камеры Hyper Suprime-Cam (HSC) 8,2-метрового телескопа «Субару». Уникальность данной камеры состоит в том, что она может делать подробные снимки всей галактики Андромеда целиком – и если в это время перед одной из звезд галактики проходит первичная черная дыра, то становится возможным определение массы такой черной дыры. Ранее команда из Kavli IPMU уже сообщала в опубликованном исследовании (Takada et. al., 2019, Nature Astronomy 3, 524-534) об интригующем новом кандидате на роль первичной черной дыры, обнаруженном при помощи камеры HSC.
aboutspacejornal.net, 1 января 2021
https://aboutspacejornal.net/2021/01/01/первичные-черные-дыры-и-поиски-темной/
журнал Physical Review Letters. 2020
Александр Кусенко из Kavli IPMU,
Глава 11-18-8
Исследование исключает первичные черные дыры из кандидатов на роль темной материи
Декабрь 2022
Ученые из Женевского университета, Римского университета Сапиенца и NICPB недавно провели
