Статистически анализ на 740 експлозии на свръхнова показа, че черните дупки могат да представляват не повече от 40 процента от обема на тъмната материя във Вселената, което от своя страна забива още един гвоздей в ковчега на теорията за масивните астрофизични компактни хало обекти. Според тази теория първичните черни дупки може да са източникът на тъмна материя. Наблюдението на двама американски учени от Калифорнийския университет в Бъркли поставя под съмнение тази теория.
През февруари 2016 г. учени от Обсерваторията за лазерна интерферометрична гравитационна вълна (LIGO) обявиха нова ера в астрономията. Изследователите откриха за първи път предсказани гравитационни вълни, създадени от двойка сблъскващи се черни дупки. Освен невероятната природа на самото откритие, откриването на гравитационни вълни възроди старата теория, че тъмната материя е производно на масивни астрофизични компактни ореолни обекти (MACHO), ултра-плътни обекти, които не излъчват светлина.
Според съвременните предположения тъмната материя може да представлява до 85 процента от обема на цялата материя във Вселената, но физиците все още не са открили тази материя, така че те не знаят каква е тя. Темата за съществуването на тъмна материя привлече активна дискусия около себе си, след като американският астроном Вера Рубин през 70-те години, изучавайки кривите на въртене на галактиките, разкри несъответствия между прогнозираното кръгово движение на галактиките и наблюдаваното движение (звездите на ръба на галактиките трябва да се въртят по-бавно от тези, които са по-близо до галактическия център, но наблюдението показа, че скоростта на въртене на външната и вътрешната звезда всъщност е еднаква). Този факт, известен като "проблемът с въртенето на галактиката", се превърна в едно от основните доказателства за съществуването на тъмна материя. Въпросът обаче даликаква тъмна материя все още е останала и остава отворена.
През следващите няколко десетилетия бяха предложени много кандидати за ролята на тъмната материя. Днес най-популярни са частици като аксиони или слабо взаимодействащи частици. Предметите (по-специално черните дупки), предложени няколко десетилетия по-рано от теорията на MACHO, се считат за основен източник на тъмна материя. Според тази теория тъмната материя всъщност се състои от барионни частици (частици от обикновена материя, които могат да се видят), движещи се в междузвездното пространство, като са несвързани с която и да е планетарна система и практически (или напълно) не излъчват енергия. Според теорията MACHO могат да представляват неутронни звезди, кафяви джуджета, планети-сираци и първични черни дупки, появили се малко след Големия взрив.
През 90-те години теорията за обектите MACHO излиза от мода. Учените са фокусирали търсенето си на източника на тъмна материя в частиците, но неотдавнашното откритие на LIGO възроди интереса към черните дупки като възможно обяснение за невидимата тъмна материя.
Тъй като обектите MACHO, според теорията, не излъчват никаква енергия, за наблюдателя тези обекти ще бъдат "тъмни", тоест невидими. Въз основа на това изследователите очакваха да ги открият, използвайки ефекта на гравитационното микролинзиране. Това е феноменът на кривина на светлинните вълни на наблюдавания обект по отношение на наблюдателя поради много мощното гравитационно поле на много плътни и масивни обекти, разположени между наблюдавания обект и наблюдателя. Този ефект може значително да увеличи яркостта на звездите, които са много отдалечени от нас, и да ни позволи да видим онези обекти, които не могат да се видят от обикновените традиционни методи за наблюдение. Ролята на гравитационните лещи може да се играе например от галактики, галактически клъстери, а също и от черни дупки.
Физиците Мигел Цумалакрареги и Урош Селяк от Калифорнийския университет в Бъркли са извършили сложни анализи на данни от 740 експлозии на свръхнова - изключително ярки експлозии на звезди, за да проследят приноса на първичните черни дупки за кривината и усилването на светлината на свръхнова. Експлозиите на супернова често се използват от астрономите за измерване на разстояния във Вселената, тъй като тези обекти имат невероятна яркост, която намалява много бавно, което позволява изчисления. Изследването е публикувано в списанието Physical Review Letters.
Учените предполагат, че отклонение в яркостта от няколко десети от процента, показващо ефекта на микролинзата върху черните дупки и обяснено с масата на невидима тъмна материя, ще бъде открито в поне 8 от 740 наблюдавани свръхнови. Учените обаче никога не са открили нито едно отклонение, което да показва микролинза върху черна дупка.
Промоционално видео:
Констатациите от изследването не изключват черните дупки като източници на тъмна материя, но значително ограничават техния принос към нейния обем във Вселената. Изчислено е, че дори ако черните дупки допринасят за явленията, свързани с тъмната материя, тогава това е не повече от 40 процента. Според авторите те вече имат и все още не са публикували резултатите от по-пълен анализ, който обхваща над 1000 свръхнови и ги принуждава да намалят допълнително тази цифра - до максимум 23 процента.
„Отново се върнахме към нормалните дискусии. Какво е тъмна материя? Изглежда, че нямаме добри възможности. Това е предизвикателство за следващите поколения”, казва професор Урог Селяк.