Materi gelap adalah substansi misterius yang menyusun sebagian besar alam semesta material, yang sekarang secara luas dianggap sebagai beberapa bentuk partikel eksotis masif. Sebuah pandangan alternatif yang menarik adalah bahwa materi gelap terbuat dari lubang hitam yang terbentuk selama detik pertama keberadaan alam semesta kita, yang dikenal sebagai lubang hitam primordial.
Astronom yang mempelajari gerakan galaksi dan karakter yang dihasilkan radiasi gelombang mikro kosmik mulai menyadari pada abad terakhir bahwa sebagian besar materi di alam semesta tidak terlihat. Sekitar 84 persen materi dalam kosmos adalah materi gelap, sebagian besar terletak di lingkaran cahaya di sekitar galaksi (halo). Dijuluki sebagai materi gelap karena tidak memancarkan cahaya, tetapi juga misterius: ia tidak terdiri dari atom atau konstituen seperti elektron dan proton -sebagaimana materi normal.
Sementara itu, para astronom telah mengamati efek lubang hitam dan gelombang gravitasi baru-baru ini terdeteksi dari sepasang lubang hitam yang bergabung. Lubang hitam biasanya terbentuk berupa ledakan bintang besar yang meledak-ledak, sebuah proses yang dapat memakan waktu hingga ratusan juta tahun sebagai bintang yang menyatu dari gas ambien, berevolusi dan akhirnya mati. Beberapa lubang hitam dianggap telah hadir di alam semesta kurun awal, tetapi ada kemungkinan bahwa waktu yang tersedia tidaklah cukup di alam semesta awal tersebut untuk proses pembentukan secara normal terjadi. Beberapa metode alternatif telah diusulkan, seperti keruntuhan langsung gas primordial atau proses yang terkait dengan inflasi kosmik, dan banyak dari lubang hitam primordial ini bisa dibuat.
Astronom CfA Qirong Zhu memimpin sekelompok empat ilmuwan menyelidiki kemungkinan jika materi gelap saat ini terdiri berasal dari lubang hitam primordial, menindaklanjuti saran yang dipublikasikan sebelumnya. Jika halo-halo galaksi berasal dari lubang hitam, mereka dipastikan memiliki distribusi kerapatan yang berbeda daripada lingkaran cahaya yang terbuat dari partikel-partikel eksotis [materi yang menyimpang dari materi normal dan memiliki sifat “eksotis”]. Ada beberapa perbedaan lain – lubang hitam halo dimungkinkan terbentuk lebih awal dalam evolusi galaksi daripada beberapa jenis lingkaran cahaya lainnya.
Para ilmuwan memperkirakan bahwa dengan mengamati bintang-bintang di lingkaran cahaya dari galaksi kerdil yang samar dapat menyelidiki efeknya karena galaksi kerdil berukuran kecil dan redup (mereka bersinar dengan hanya beberapa ribu luminositas matahari) sehingga efek-efek kecil dapat lebih mudah diamati.
Tim ini menjalankan serangkaian simulasi komputer untuk menguji apakah lingkaran galaksi kerdil bisa mengungkapkan keberadaan lubang hitam primordial, dan mereka menemukan bahwa mereka bisa: interaksi antara bintang dan lubang hitam primordial halo dipastikan telah sedikit mengubah ukuran distribusi bintang.
Para astronom juga menyimpulkan bahwa lubang hitam semacam itu akan perlu memiliki massa antara sekitar dua hingga empat belas kali massa matahari, tepat di kisaran yang diperkirakan untuk benda-benda eksotis ini (meskipun lebih kecil dari lubang hitam yang baru-baru ini ditemukan oleh detektor gelombang gravitasi) dan sebanding dengan kesimpulan dari penelitian lain.
Tim menekankan, bagaimanapun, bahwa semua model masih tidak meyakinkan dan sifat materi gelap tetap sulit dipahami.
