Černé díry těžší než miliardy sluncí mohly tvořit temnou hmotu. Nová studie ale tuto možnost výrazně zpochybňuje

Primordiální (prvotní, prapůvodní) černé díry jsou hypotetické objekty, které mohly vzniknout zhroucením velmi hustých shluků hmoty v raném vesmíru. Některé teorie předpokládají, že by mezi nimi mohly existovat i tzv. stupendously large black holes (SLABs) – extrémně velké černé díry s hmotností přesahující 10¹¹ až 10¹² (100 miliard až 1 bilion) slunečních hmotností, tedy výrazně větší než běžné supermasivní nebo ultramasivní černé díry (jako je např. TON 618 s cca 66 miliardami slunečních hmotností nebo Phoenix A* s odhadovanou hmotností kolem 100 miliard slunečních hmotností). Právě ty by podle části vědců mohly představovat významnou část temné hmoty ve vesmíru.

Nové výpočty Nicholase Leistera, fyzika z výzkumné skupiny Pedra Schwallera na Univerzitě Johannese Gutenberga v Mohuči, a jeho kolegů ale ukazují, že i kdyby takové gigantické objekty skutečně existovaly, což není úplně vyloučeno, nemohou tvořit významnou část temné hmoty. Výsledky vědci popisují ve studii, kterou publikoval odborný časopis Physical Review Letters.

Předpokládá se, že temná hmota tvoří přibližně 85 % veškeré hmoty ve vesmíru. Přes desítky let intenzivního pátrání ale stále není jasné, z čeho se vlastně skládá. Jedním z navrhovaných kandidátů je populace monstrózních primordiálních černých děr typu SLABs, z nichž každá by měla hmotnost přinejmenším 100 miliard sluncí. Takové objekty by svou hmotností překonávaly dokonce i největší známé supermasivní černé díry v centrech galaxií.

Leisterův tým prověřil tuto možnost z nového úhlu pohledu ve kterém využili statistické výpočty. Pokud by gigantické primordiální černé díry byly ve vesmíru rozmístěny náhodně, některé oblasti by jich čistě statisticky obsahovaly více než jiné. Zpočátku by byl každý přebytek černých děr vyvážen mírným nedostatkem záření. Jak se však vesmír rozpínal a záření postupně řídlo, tato rovnováha by se narušila. Výsledkem by byly prostorové nepravidelnosti v poměru množství temné hmoty a záření. A tyto nepravidelnosti je možné hledat. 

Poté, co vědci vypočítali očekávanou velikost těchto nepravidelností, porovnali své předpovědi s údaji vyplývajícími z měření reliktního mikrovlnného záření (CMB). Toto záření pochází z velice mladého vesmíru a dnes poskytuje informace o rozložení galaxií a struktuře vesmíru v těch největších měřítkách.

Čím méně početná a hmotnější by populace černých děr byla, tím výraznější nepravidelnosti v jejich náhodném rozmístění by vznikaly. Tyto prostorové nepravidelnosti by zanechaly charakteristické otisky v reliktním mikrovlnném záření. Jenže v pozorovaném reliktním mikrovlnném záření žádné takové „otisky“ nejsou.