黑洞会成为我们宇宙所需要的黑暗问题吗？

我们知道，宇宙根本不会累加。一方面，我们可以根据宇宙的引力，聚类和演化方式，以宇宙尺度和尺度来观察总的总质量。另一方面，我们也可以非常独立地衡量必须有多少物质。这两个数字都以非常高的精度和极低的不确定性进行测量，并且存在一个大问题：它们不匹配。

第一个数字告诉我们在宇宙中必须有多少质量，大约是第二个数字的六倍，第二个数字告诉我们以已知的标准模型粒子形式存在的质量。必须有超越已知物理学的东西。即使我们不知道它是什么，我们也有一个名字：暗物质。多年来，一些科学家一直认为，也许只有黑洞才是答案。但是他们几乎肯定不是。这就是背后的原因。

在最大尺度上，星系在观察上聚集在一起的方式（蓝色和紫色）​​不可能…[+]GERARDLEMSON和处女座财团，来自SDSS，2DFGRS和MILLENNIUMSIMULATION的数据

如果您想知道宇宙中有多少总质量，则有许多彼此独立的不同测量方法。

在这三种情况下，您都得到相同的近似结果：宇宙约占总物质的30％，而正常物质仅约5％。

此外，我们可以观察宇宙，并数出我们可以找到的所有不同形式的物质。我们知道，恒星起着作用，气体，尘埃和行星也起着作用。星系团中存在的物质生活在各个星系之间以及星系间介质中，该介质充满了电离的等离子体而不是中性气体。还有以前几代恒星的精疲力尽的尸体，所有尸体都增加了。

当我们把所知道的一切加起来时，我们得到一个数字：宇宙中约5％的总能量是正常的。通过查看在形成任何恒星之前存在的轻元素的比率，我们甚至拥有一种完全独立的测量方式。由于人们对核物理的理解非常清楚，因此，对大爆炸的理解也是如此，我们要做的就是将这些部分放在一起，看看有什么结果。结果？仍为5％。

有足够的证据表明我们必须非常重视暗物质问题。除了我们可以用我们正常宇宙中的正常物质所能解释的以外，还有某种原因导致我们宇宙中的引力过剩。

它不可能来自中微子或来自早期宇宙的任何其他低质量，快速移动的粒子，否则我们得到的结构将是完全错误的。暗物质，除了其含量是正常物质的五倍之外，还必须是天生的。

无论它来自何处，都必须早在宇宙中就已经存在。轻元素（来自正常物质）是在大爆炸发生后几分钟产生的；宇宙微波背景是在大爆炸之后38万年才发出的。暗物质的证据-它与正常物质有所不同-从很早就出现了。

那么黑洞的想法呢？毕竟，黑洞：

天黑了

不发光

可以具有巨大的引力，并且

确实存在，与（至少大多数）我们为暗物质炮制的候选粒子不同。

黑洞可能在解决暗物质难题中起作用的想法是一个古老的想法，可以追溯到几十年前。不幸的是，我们知道的形成黑洞的唯一方法-从恒星，从大量的瓦解气体，从中子星合并产生的黑洞-都以正常物质为起点。而且，在第二次不幸的情况下，我们已经知道宇宙质量中有多少是这些巨大的超大质量黑洞的形式，而且距离还不够远。

宇宙总质量的约0.007％以黑洞的形式存在，那就是如果您将我们认为应该存在的所有黑洞加起来。它包括黑洞的增长和合并，并包括星系中心的所有超大质量黑洞。此外，它们不能太大，因为已经存在很长时间的大量黑洞会优先沉入大规模结构的中心：这是天文学家传统上称为质量偏析的过程，但可以更准确地描述为差异沉降。

即使黑洞是暗物质，出于这个原因，它们也必须比某个阈值更亮：暗物质必须分布在每个星系，星团和超集群周围的大型弥散光晕中。它不能位于每个此类结构的中心。当您将所有这些放在一起时，它很难描绘出由黑洞构成的暗物质的图像。

但是到目前为止，我们还没有提到任何一种情况：原始黑洞。可以认为宇宙可能诞生于一个非常小的空间区域，其整体质量足以通过直接坍塌而形成黑洞。它们可能没有形成恒星，星系或任何其他能存活到今天的结构，而是已经足够密集，以至于很早就形成了黑洞种群：我们称之为原始黑洞。

从理论上讲，我们可以通过这种机制计算出某个区域不可避免地要塌陷成黑洞的密度需要达到“平均水平以上”的阈值，并且表面上的密度并不是可笑的大：比平均密度高68％（或左右）。如果您的某些微小区域的密度过高（大于或等于68％），则它们可能会产生大量的次太阳能黑洞，这可能是一个有趣的暗物质候选者。

如果这是我们制造黑洞的方式，那么一切都会加起来。轻元素的丰度可能不会受到影响，因为所有“额外质量”都可能会变成单个黑洞，可能很早就出现了。在宇宙的大型结构和宇宙微波背景中看到的聚类模式也不会受到影响，因为黑洞的规模太小而无法用这些方法探测。

而后期信号，例如引力透镜或银河系旋转，将仅对存在的全部暗物质分数敏感，而对团块的单个大小不敏感。我们确实受到了重力微透镜，脉冲星定时和其他在特定质量范围内应用的天体物理测量等方面的个体约束，但是如果我们的黑洞只有正确的质量范围（或一系列质量范围），它们仍然可以解决暗物质。

但这几乎肯定不是。问题是这样的：我们可以在很大的范围内（从满天下到约0.07度左右）测量密度波动的严重程度。在整个范围内，我们发现：

最大规模的波动最大

它们逐渐变小，随着您移到更小的比例，

最大规模发生的最大幅度波动只有30,000分之一。

换句话说，我们需要〜68％的波动，但我们只有〜0.003％的波动。我们需要它们在小规模上变得巨大，但随着我们向小规模发展，它们只会变得越来越小。根据通货膨胀的预测，小规模不应出现“尖峰”，但这正是我们所需要的。尽管我们可以提出自己想要的任何理论方案，但除了“有些人愿意的话，”他们没有其他动机。

在科学中，简单地构思一个场景来给您想要的答案并不是我们解决问题的方式。取而代之的是，我们必须让我们拥有的证据作为指导，并将其余的委托给大量的投机（但不是令人信服）的想法。尽管有许多理由让1970年代和1980年代的原始黑洞感到兴奋，但我们今天得到的证据却大大不利于它们。要使它们重新受到青睐，需要革命性的新数据。

我们的宇宙暗物质可能是黑洞的想法很有趣，值得仔细研究，随着新一代科学家对自己的旧观念产生兴趣，它会定期复活。但是数据根本不支持它。由于理论和观察上的多种原因，黑洞作为暗物质受到了极大的限制和反对。在支持它们的新证据出现之前，不要相信围绕它们的炒作，无论它变得多么时尚。