In de zoektocht naar de mysterieuze substantie die bekendstaat als donkere materie, maken astronomen en kosmologen gebruik van een systematische methode van eliminatie. Omdat deze materie niet direct kan worden waargenomen, worden diverse theoretische modellen getoetst. Naast subatomaire deeltjes zoals axionen en WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), vormen primordiale zwarte gaten een belangrijk onderzoeksveld. Recent onderzoek heeft echter aangetoond dat een specifieke categorie van deze objecten, de zogenaamde SLABs, niet verantwoordelijk is voor de donkere materie.
De aard van SLABs
SLABs, een afkorting voor Stupendously Large Black Holes, zijn hypothetische objecten die kort na de oerknal zouden zijn ontstaan. Volgens theoretische modellen kwamen deze zwarte gaten voort uit extreme concentraties van materie in het vroege universum. Wat deze objecten onderscheidt van andere primordiale zwarte gaten, is hun onvoorstelbare schaal. Volgens universetoday.com zouden deze zwarte gaten een massa kunnen bereiken tot wel 10 miljard miljard zonnemassa's.
Vanwege deze enorme omvang zouden SLABs een significante en meetbare invloed hebben gehad op de structuur van het jonge heelal. Dit maakt hen in theorie detecteerbaar, in tegenstelling tot minuscule deeltjes die nauwelijks interactie hebben met hun omgeving.
Analyse van de kosmische achtergrondstraling
Om de aanwezigheid van deze gigantische objecten te controleren, hebben wetenschappers de kosmische achtergrondstraling (CMB) geanalyseerd. Deze straling is het oudste licht in het universum en stamt uit de periode dat het heelal ongeveer 380.000 jaar oud was. Hoewel de CMB op grote schaal uniform lijkt, bevatten de gegevens minuscule temperatuurfluctuaties.
Onderzoekers zochten in deze fluctuaties naar specifieke patronen of 'afdrukken' die door de zwaartekracht van SLABs zouden zijn veroorzaakt. Hiervoor werd gebruikgemaakt van precisiedata van de Planck-satelliet van de Europese Ruimteorganisatie (ESA). Deze missie was specifiek ontworpen om anisotropieën in de CMB in kaart te brengen, aangezien temperatuurverschillen vaak wijzen op de locaties waar de eerste sterrenstelsels ontstonden. Zoals beschreven door , vormden deze data de basis voor de huidige conclusies.
Wetenschappelijke conclusie
De resultaten van de analyse zijn ontnuchterend voor de theorie achter SLABs: de gezochte signalen zijn volledig afwezig in de data van de Planck-satelliet. In een studie gepubliceerd in het vakblad Physical Review Letters, getiteld "Closing the Mass Window for Stupendously Large Black Holes", stelt het onderzoeksteam dat SLABs daarom geen verklaring kunnen bieden voor de donkere materie.
De studie stond onder leiding van Christopher Gerlach, een theoretisch fysicus verbonden aan het PRISMA++ Cluster of Excellence en de Johannes Gutenberg Universiteit in Mainz. Volgens de berichtgeving van betekent dit dat een aanzienlijk deel van de theoretische massa-intervallen voor primordiale zwarte gaten als kandidaat voor donkere materie is weggestreept.
Hoewel deze specifieke categorie nu is afgeschreven, blijft de zoektocht naar de identiteit van donkere materie onverminderd doorgaan. De wetenschappelijke focus zal zich nu waarschijnlijk verder richten op andere massa-categorieën van primordiale zwarte gaten of op de zoektocht naar nog onontdekte elementaire deeltjes. De eliminatie van SLABs, zoals gemeld door , helpt astronomen om de zoekruimte te verkleinen en dichter bij een definitief antwoord te komen.