Загадка темной материи стала одной из самых больших головоломок современной космологии. Астрономы уже около 50 лет пытаются понять, что представляет собой это невидимое вещество, которое, по их расчетам, в пять раз больше обычной материи, из которой состоят звезды, планеты и мы сами. Новое исследование ученых из Массачусетского технологического института проливает свет на возможное решение этой головоломки, связывая темную материю с необычными черными дырами, возникшими прямо после Большого взрыва.

Еще в 1970-х годах американские астрономы Вера Рубин и У. Кент Форд доказали существование темной материи, наблюдая, как звезды в спиральных галактиках движутся слишком быстро, чтобы удерживаться гравитацией видимой материи. Единственное возможное объяснение - наличие огромного количества невидимого вещества, сцепляющего галактики воедино.

С тех пор ученые выдвигали множество предположений о природе темной материи - от неизвестных субатомных частиц до дополнительных измерений пространства. Одна из самых интригующих идей принадлежит знаменитому физику Стивену Хокингу, который еще в начале исследований предположил, что темная материя может быть спрятана в черных дырах, возникших сразу после Большого взрыва.

Новая работа исследователей из МТИ во главе с Дэвидом Кайзером и Эльбой Алонсо-Монсальве подтверждает эту гипотезу Хокинга и позволяет заглянуть в механизм образования таких первичных черных дыр. Оказывается, они возникли ещё до формирования протонов и нейтронов – в самую первую квинтиллионную долю секунды после Большого взрыва, поглощая свободно существовавшие в ту пору кварки и глюоны.

Эти первичные черные дыры по своим свойствам сильно отличаются от тех, что образуются в результате гравитационного коллапса звезд. Они были намного меньше – размером с астероид, сжатый до объема одного атома. И в процессе их формирования должен был образоваться еще один тип экзотических черных дыр, обладающих уникальным "цветовым зарядом", характерным для кварков и глюонов.

Если достаточное количество этих первичных черных дыр действительно сохранилось в Галактике до наших дней, они могут составлять всю или значительную часть загадочной темной материи. Ученые отмечают, что их существование могло даже повлиять на соотношение между протонами и нейтронами на самых ранних этапах эволюции Вселенной.

Дальнейшие наблюдения с помощью новейших телескопов и гравитационных детекторов, по мнению авторов исследования, могут подтвердить существование этих экзотических объектов и пролить свет на многолетнюю загадку темной материи.