Ar putea materia întunecată care domină Universul să fie alcătuită din găuri negre primordiale? După descoperirea celor două găuri negre care în urma colapsului gravitaţional au generat undele gravitaţionale măsurate de către LIGO, această ipoteză este discutată intens de către oamenii de ştiinţă, care încearcă să efectueze noi măsurători astronomice care să o confirme sau, dimpotrivă, să o elimine definitiv.


Materia întunecată şi găurile negre reprezintă două mari mistere ale fizicii moderne. Materia întunecată pare să domine Universul, fiind de circa cinci ori mai abundentă decât materia “normală”. Efectele materiei întunecate se resimt prin gravitaţia pe care aceasta o exercită asupra materiei normale, precum stele sau galaxii. Astfel, galaxiile par să conţină o cantitate enormă de materie întunecată, despre care nu ştim din ce ar putea să fie alcătuită.

O ipoteză ar fi că materia întunecată, care deci nu emite lumină şi nu interacţionează cu materia normală decât prin gravitaţie şi, poate, extrem de slab prin noi forţe încă nedescoperite, este alcătuită din particule încă nedescoperite. Particule cu masă mult mai mare decât particulele de materie normală, adică electroni, protoni sau neutroni, sau, în alte teorii, particule cu masă mult mai mică (axionii).

Experimente la acceleratoarele de particule sau în laboratoarele subterane încearcă să detecteze semnale rezultate în urma interacţiunii particulelor de materie întunecată cu detectoarele noastre. Până în prezent însă fără succes. Nu au fost descoperite urme ale existenţei de particule care ar putea alcătui materia întunecată. Proiecte de cercetare în curs la marele accelerator de particule Large Hadron Collider (LHC) de la Geneva continuă vânătoarea particulelor de materie întunecată, la fel ca şi experimentele din laboratoarele subterane, printre care XENON 1T de la Gran Sasso (în Italia) care este cel mai sensibil instrument "aflat" pe urmele materiei întunecate şi care şi-a început de curând activitatea.

În acest context un grup de oameni de ştiinţă a  readus la viaţă o idee care nu este nouă, însă pe care au reuşit s-o modernizeze. Aceştia susţin că materia întunecată ar putea fi alcătuită nici mai mult nici mai puţin decât din găuri negre. În urma recentei observaţii a undelor gravitaţionale de către antenele interferometrice LIGO din SUA generate de coliziunea a două găuri negre cu masa de mai bine de 30 de ori masa Soarelui este posibil, susţin aceştia, ca Universul să fie plin de astfel de găuri negre. Acestea ar putea fi la fel de numeroase ca şi stelele!

Cum de au ajuns cercetătorii să facă o astfel de ipoteză, care este noutatea? Se consideră că găurile negre care se nasc în urma morţii stelelor – a exploziei urmată de colaps gravitaţional – ar trebui să aibă masa în jur de 15 ori cea a Soarelui. Găurile negre cu masa de mai bine de 30 de ori cea a Soarelui care au generat unde gravitaţionale nu s-ar explica – cel puţin în mod simplu – prin modelul cunoscut.

Atunci acestea ar fi putut lua naştere imediat după Big Bang în Universul primordial, când densitatea era atât de mare, încât materia ar fi putut colapsa direct în găuri negre. Aceste găuri negre primordiale ar putea să fie în număr enorm în Universul actual.

Nu cunoaştem cu precizie numărul şi distribuţia găurilor negre în Univers – acestea nu emit semnale (decât dacă capturează stele care cad în interiorul lor) şi nu sunt vizibile cu telescoape în mod direct. Ar putea să fie observate dacă emit unde gravitaţionale atunci când se sunt într-un sistem binar (precum cele măsurate de LIGO) sau prin efecte de lentilă gravitaţională pe care le-ar exercita asupra luminii stelelor sau galaxiilor care se propagă până la noi.

Noi proiecte de cercetare, precum CHIME (Canadian Hydrogen Mapping Experiment), un radiotelescop situat în Canada la Okanagan Falls, ar putea descoperi semnale indirecte ale existenţei găurilor negre cu masa în jur de 30 de ori cea a Soarelui. Antenele gravitaţionale LIGO şi VIRGO (din Italia) vor căuta în continuare unde gravitaţionale generate de coliziunea găurilor negre, pentru a putea înţelege distribuţia acestora în Univers.

În viitorul apropiat vom afla dacă găurile negre ar putea reprezenta misterioasă materie întunecată sau, dimpotrivă, va trebui să continuăm căutarea acesteia cu alte instrumente şi noi metode.