2016年2月、レーザー干渉計重力波観測所（LIGO）の研究者たちは、重力波の初めての検出を発表したとき、歴史を築きました。それ以来、複数の検出が行われ、観測所間の高度なLIGOや高度な乙女座などの科学的コラボレーションにより、これまでにないレベルの感度とデータ共有が可能になりました。
この出来事は、アインシュタインの一般相対性理論による1世紀にわたる予測を裏付けるだけでなく、天文学に革命をもたらしました。また、ブラックホールが宇宙の「ミッシングマス」の原因となる可能性があると信じていた一部の科学者の期待も刺激されました。残念ながら、カリフォルニア大学バークレー校の物理学者チームによる新しい研究では、ブラックホールがダークマターの根強い人気の原因ではないことが示されています。
彼らの研究「Ia超新星の重力レンズ効果からの暗黒物質としての恒星質量コンパクトオブジェクトの制限」は最近、 物理的レビューレター。この研究は、宇宙物理学の教授でありBCCPの共同ディレクターでもあるUros Seljakの支援を得て、バークレー宇宙物理学センター（BCCP）のマリーキュリーグローバルフェローであるMiguel Zumalacarreguが主導しました。
簡単に言えば、ダークマターは、今日の天文学者が直面している最もとらえどころのない厄介な謎の1つのままです。それが宇宙の問題の84.5％を占めるという事実にもかかわらず、それを発見するすべての試みはこれまでのところ失敗しています。超軽量粒子（アキシオン）から弱く相互作用する大規模粒子（WIMPS）や大規模コンパクトハローオブジェクト（MACHO）に至るまで、多くの候補が提案されています。
ただし、これらの候補は質量が90桁の範囲であり、複数の理論者が複数のタイプの暗黒物質が存在する可能性があることを提案することで解決しようとしました。しかし、これには起源について異なる説明が必要であり、宇宙論モデルをさらに複雑にするだけです。 MiguelZumalacárreguiが最近のカリフォルニア大学バークレー校のプレスリリースで説明したように、
「私はそれが2種類のブラックホール、非常に重いものと非常に軽いもの、またはブラックホールと新しい粒子であることを想像できます。しかし、その場合、コンポーネントの1つは他のコンポーネントよりも桁違いに重いため、同等の量で生産する必要があります。私たちは天体物理学から本当に微視的なもの、おそらく宇宙で最も軽いものにさえ行き、それを説明するのは非常に難しいでしょう。」
彼らの研究のために、チームは発見された最も明るい超新星740の統計分析を行い（2014年の時点で）、それらのいずれかが介在するブラックホールの存在によって拡大または明るくされたかどうかを判断しました。大きな物体の重力が遠くの物体からの光を拡大するこの現象は、「重力レンズ効果」として知られています。
基本的に、ブラックホールが宇宙における物質の主要な形態である場合、原始ブラックホールのために、重力で拡大された超新星がかなり頻繁に発生します。これらの架空の形態のブラックホールは、ビッグバンの後の最初の数ミリ秒以内に、質量が数十または数百の太陽質量に集中していた宇宙の一部で形成され、初期のブラックホールが形成されたと考えられています。
このブラックホール個体群の存在は、巨大なコンパクトオブジェクトと同様に、重力によって曲がり、地球に到達するまでの遠くのオブジェクトからの光を拡大します。これは、天文学者が宇宙距離と宇宙が膨張している速度を測定するための標準的な輝度源として何十年もの間使用してきた遠いタイプIa超新星に特に当てはまります。
ただし、740個の超新星の明るさと距離に関するデータの複雑な統計分析（連合では580個、共同光度曲線分析（JLA）カタログでは740個）を行った結果、8個の超新星は、歴史的に観察されているものの数十分の一パーセント。ただし、低質量のブラックホールを考慮に入れた場合でも、そのような明るさは検出されませんでした。
「1つの超新星でこの効果を確認することはできませんが、それらをすべて組み合わせて完全なベイズ分析を行うと、暗黒物質に非常に強い制約を課し始めます。なぜなら、各超新星が数え、あなたはそれらの数が非常に多いためです」とZumalacárreguiは言いました。
彼らの分析から、ブラックホールは宇宙の暗黒物質の約40％を占めるに過ぎないと結論付けました。パンテオンのカタログから1,048のより明るい超新星を含めた後（そしてより遠くに）、制約はさらに厳しくなりました。この2番目のデータセットを使用すると、元の分析よりもさらに低い上限（23％）が得られました。
これらの結果は、宇宙の暗黒物質が重いブラックホールやMACHOのような同様に巨大な物体で構成されていないことを示唆しています。 「私たちは通常の議論に戻っています」とセルジャックは言った。 「暗黒物質とは何ですか？確かに、私たちは良い選択肢を使い果たしています。これは将来の世代にとっての課題です。」
この研究は、科学者がMACHOやその他の巨大な物体を暗黒物質の発生源として考えていた1990年代後半にSeljakが行った初期の研究に基づいています。しかしながら、その時点で発見された、またはそれらの距離が測定されたのはごく少数の遠方のタイプIa超新星だけだったという事実のために、研究は限られていた。
さらに、ダークマターの検索はその後、大きなオブジェクトから基本的な粒子（WIMPなど）に移行しました。その結果、調査されたフォローアップの計画は実現しませんでした。しかし、重力波のLIGO観測のおかげで、ブラックホールと暗黒物質の間の可能性のあるつながりが再び現れ、セルジャックとズマラカレグイに分析を行うよう促しました。
「興味深いのは、LIGOイベントのブラックホールの大部分が、ブラックホールが暗黒物質としてまだ除外されていないところにあったことです」とSeljak氏は語った。 「それは皆を興奮させた興味深い偶然でした。しかし、それは偶然でした。」
ダークマターの理論は、1970年代に「黄金時代の相対性理論」の間に正式に採用され、宇宙の物体の見かけの質量と観測された重力の影響との不一致を説明しました。半世紀経った今でも、この不思議で目に見えない物体を追跡しようとしているようです。しかし、すべての研究で、Dark Matterに追加の制約が課され、可能性のある候補が排除されています。
時間が与えられれば、この宇宙論の謎を解き明かし、宇宙がどのように形成され進化したかを理解するための第一歩になるかもしれません。
