Za najpospolitszą klasę czarnych dziur uchodzą obiekty o rodowodzie gwiazdowym. Te powstałe w wyniku grawitacyjnych kolapsów, poprzedzających widowiskowe eksplozje supernowych. Istnieje jednak hipoteza, wedle której przestrzeń kosmiczna pozostaje wypełniona ogromną liczbą czarnych dziur innego gatunku: znacznie mniejszych i starszych. Miały się one narodzić jeszcze przed pierwszymi gwiazdami i galaktykami, uformowane w zagęszczeniach pierwotnej plazmy, wypełniającej przestrzeń niedługo po wielkim wybuchu. Stąd też roboczo nazwano je pierwotnymi czarnymi dziurami (ang. primordial black hole, PBH).
Hipoteza PBH jest interesująca sama w sobie, ale zawiera też drugie dno. Mianowicie, jeśli przestrzeń rzeczywiście pozostaje usiana miliardami masywnych (choć nie tak masywnych, jak kuzynostwo) i niewidocznych z oddali obiektów, to ich grawitacja powinna zakulisowo wpływać na kształt oraz dynamikę galaktyk. Pierwotne czarne dziury mogłyby zatem stanowić składnik nieuchwytnej ciemnej materii, a tym samym odpowiadać na problem brakującej masy wszechświata.
Oczywiście, żeby taki pomysł miał jakąkolwiek rację bytu, trzeba przyjąć założenie, że PBH powstawały masowo. Ale czy rzeczywiście tak było i młody wszechświat rodził czarne dziury na potęgę? Według najnowszego artykułu dwóch fizyków z Uniwersytetu Tokijskiego wydaje się to bardzo mało prawdopodobne.
Jason Kristiano i Jun’ichi Yokoyama dokonali obliczeń z uwzględnieniem pomiarów mikrofalowego promieniowania tła (CMB) i wiedzy z zakresu kwantowej teorii pola. W ten sposób otrzymali oni model opisujący – znacznie dokładniej od dotychczasowych – wahania gęstości w gorącej „zupie” kwarków i gluonów sprzed 13 miliardów lat.
Fizycy już we wcześniejszym artykule z 2022 roku wyrazili obawę, że ich poprzednicy pozwalali sobie na stosowanie w rachunkach zbyt dużych przybliżeń, co prowadziło do przesadzonych szacunków. Nowa analiza potwierdza, że zaburzenia gęstości materii w dawnym wszechświecie nie były wystarczająco częste, aby uporać się z zagadką ciemnej materii. Autorzy nie negują całkowicie istnienia PBH, ale nie sądzą, aby ich łączna masa mogła przewyższać masę „świecącej” materii ulokowanej w gwiazdach i mgławicach. W każdym razie nie współgrałoby to z dostępnymi mapami mikrofalowego promieniowania tła.
Należy przypomnieć, że jak dotąd koncepcji pierwotnych czarnych dziur nie wsparły również żadne dane obserwacyjne. Z jednej strony wypatrzenie tego rodzaju obiektów – przypuszczalnie mierzących mniej niż kilkaset metrów i nieemitujących światła – wydaje się szalenie trudne. Z drugiej jednak, jeżeli PBH naprawdę występują pospolicie, zdaniem krytyków już dawno powinniśmy zarejestrować przynajmniej poszlaki ich grawitacyjnej obecności.
Mocno teoretyczny i matematyczny artykuł Constraining Primordial Black Hole Formation from Single-Field Inflation trafił do Physical Review Letters.
