Первичные черные дыры выгодно отличаются от остальных кандидатов на роль темной материи тем, что позволяют разрешить проблему каспо (cuspy halo problem). Она состоит в том, что компьютерные модели эволюции галактик обещают резкий рост плотности темной материи вблизи ее центра (острый пик, cusp), тогда как наблюдаемые в реальности кривые вращения указывают скорее на постоянное распределение (то есть ядро, core). Модели, где темная материя состоит из первичных черных дыр, таких пиков не дает. Кроме того, движение звезд внутри галактики, окруженной первичными черными дырами, немного отличается от движения звезд в других моделях темной материи. Считается, что наиболее заметны эти отличия будут в ультратусклых карликовых галактиках, имеющих светимость порядка тысячи светимостей Солнца.
Цижун Чжу (Qirong Zhu) из Гарвардского университета, Евгений Васильев из ФИАНа, а также Юэсин Ли (Yuexing Li) и Ипэн Цзин (Yipeng Jing) из университета Шанхая численно смоделировали эволюцию таких ультратусклых галактик в предположении, что окружающая их темная материя состоит из первичных черных дыр, и определили допустимые значения масс черных дыр.
Оказалось, что изначально острый пик распределения массы темной материи сравнительно быстро (в течение 0,1 миллиарда лет) сглаживается из-за взаимодействия черных дыр, и около центра галактики плотность темной материи выходит на постоянный уровень. Конечная плотность темной материи в центральном ядре составляет около одной-двух масс солнца на кубический парсек, в то время как плотность обычного барионного вещества примерно на два порядка меньше. При этом суммарной массы темной материи едва хватает, чтобы ультратусклая галактика начала формироваться. Из расчетов следует, что масса первичных черных дыр, составляющих темную материю лежит в диапазоне от 2 до 14 масс Солнца, что совпадает с другими теоретическими оценками.
nplus1.ru, 23 апреля 2018 Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/news/2018/04/23/PBH-DM
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018
Цижун Чжу (Qirong Zhu) из Гарвардского университета, Евгений Васильев из ФИАНа, а также Юэсин Ли (Yuexing Li) и Ипэн Цзин (Yipeng Jing) из университета Шанхая
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/476/1/2/4797182?redirectedFrom=fulltext
https://arxiv.org/abs/1710.05032
Глава 11-18-5
Астрономы отвергли связь черных дыр и темной материи
Октябрь 2018
Одна из моделей связывает темную материю с гравитацией незаметных для нас черных дыр, но наблюдения далеких сверхновых позволяют усомниться в этой гипотезе. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.
Расчеты показывают, что львиная масса Вселенной приходится на невидимую темную материю, однако природа ее остается загадкой. Теоретические модели порой дают противоположные описания: одни говорят, что темная материя состоит из невероятно легких и слабовзаимодействующих частиц аксионов; другие связывают ее с массивными объектами звездных и галактических масштабов, которые состоят из обычных частиц барионной материи.
Одними из главных кандидатов в такие МАСНО (Massive Astrophysical Compact Halo Object, «Массивный астрофизический компактный объект гало») выступают первичные черные дыры, образовавшиеся в молодой и сверхплотной Вселенной еще до появления звезд. Массивные и плотные, в соответствии с Общей теорией относительности, эти черные дыры должны создавать деформации пространства-времени. И если свет от далекого и достаточно мощного источника проходит в окрестностях такой гравитационной линзы, он будет деформироваться и усиливаться.
Астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли Мигель Зумалакареджи (Miguel Zumalacárregui) и Урош Селяк (Uroš Seljak) рассмотрели, насколько часто гравитационные линзы искажают и усиливают свет далеких сверхновых, чтобы дать верхнюю оценку количества невидимых нам черных дыр и их возможного вклада в темную материю.
Изучение данных по 740 ярчайшим сверхновым показало, что даже если черные дыры действительно вносят вклад в феномены, которые связывают с темной материей, то составляет он не более 40 процентов. По словам авторов, у них на руках уже есть и пока еще не опубликованные результаты более полного анализа, который охватил более 1000 сверхновых и заставляет еще более понизить эту цифру — максимум до 23 процентов.