出来事の日付：2026年11月10日。
新たな理論解析により、極めて大きな質量を持つ原始ブラックホールが暗黒物質の無視できない割合を占めるという考えに、厳しい制約が課された。研究者らは、そのような天体が生み出すはずの物質分布の偏りを宇宙マイクロ波背景放射の観測と比較し、予想される痕跡が見当たらないことを示した。
原始ブラックホールは、恒星の崩壊によって生まれるよく知られたブラックホールとは異なり、初期宇宙の異常に密度が高い領域から形成された可能性がある仮説上の天体だ。今回の研究が対象としたのは、「途方もなく巨大な（stupendously large）」ブラックホールと呼ばれることもある一群で、個々の質量は太陽の少なくとも1000億倍に達する。それらは、銀河の中心で観測される巨大なブラックホールをも上回る質量になる。
マインツ理論物理学研究所のニコラス・ライスターらは、そのような天体集団がもたらす基本的な統計上の帰結を調べた。これらのブラックホールが無作為に分布していれば、偶然だけでも、ある領域には多く、別の領域には少なく存在することになる。放射は当初、その不均衡を補うことができるが、宇宙が膨張して放射の密度が低下するにつれ、その補償効果は弱まる。
その結果生じる暗黒物質と放射の比率の変動は、初期宇宙で生まれた光の名残である宇宙マイクロ波背景放射に模様を残すはずだ。天体の数が少なく、一つ一つが重いほど、無作為な分布の偏りは大きくなり、予測される信号も強くなる。報告された計算によれば、暗黒物質の相当な割合を供給できるほどの集団は、既存のマイクロ波背景放射の測定で定められた限界を大幅に超える変動を生じさせる。
この結果が重要なのは、暗黒物質が宇宙の物質の約85％を占めると推定されている一方、その正体が依然として分かっていないためだ。原始ブラックホールは長年、さまざまな質量の範囲で検討されてきた候補の一つだった。今回の研究は、原始ブラックホール全般を排除するものではなく、候補となり得る範囲のうち、とりわけ極端な一部分を狭めるものだ。
留保すべき点もある。この計算では、検証した集団に属する天体がすべて同じ質量を持つと仮定している。より幅広い質量分布については今後の研究が必要であり、この規模のブラックホールが一つも存在しないことを示したわけでもない。そのような集団が暗黒物質の総量のうち、どれだけを合理的に担い得るかに制約を与えている。
また今回の発見は、非常に大質量の原始ブラックホールが大量に存在し、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で観測された、予想外に発達した初期の銀河の形成の種になったという説も弱める。LiteBIRDやシモンズ天文台を含む今後の宇宙マイクロ波背景放射の観測計画によって、制約がさらに厳しくなる可能性がある。研究者らは、形成時に生じたかもしれない重力波信号を通じて、さらに重い天体についても調べる計画だ。
この研究は「Closing the Mass Window for Stupendously Large Black Holes（途方もなく巨大なブラックホールの質量ウィンドウを閉じる）」という題名でPhysical Review Lettersに掲載された。結論は検出ではなく制約であり、現在の観測は、これらの巨大な仮説上の天体が暗黒物質の大きな供給源であることを支持していない。
