Одна з найвідоміших теорій Стівена Хокінга про темну матерію - про те, що ця загадкова і невидима речовина складається з первісних чорних дір - нещодавно зазнала величезного удару. Цей висновок випливає з масивного телескопа, який за один знімок зняв зображення цілої галактики.
Ці висновки не виключають повністю знаменитого поняття Стівена Хокінга. Але вони припускають, що споконвічні чорні діри повинні були бути справді крихітними, щоб пояснити темну матерію.
Загадка темної матерії
Темна матерія - це ім'я, яке надали фізики для пояснення особливо загадкового явища: Все у Всесвіті рухається, орбітує і обертається так, ніби було більше маси, ніж ми можемо виявити. Пояснення темної матерії варіюються від примарних частинок, званих нейтрино, до невідомих частинок, до нових законів фізики. У 1970-х Стівен Хокінг та його колеги теоретизували, що Великий вибух, можливо, створив велику кількість відносно невеликих чорних дір - кожна приблизно розміром з протоном. Ці крихітні стародавні чорні діри було б важко помітити, але вони мали би велике тяжіння до інших об'єктів - двох відомих властивостей темної матерії.
Чорні діри не випромінюють світла, однак, надмасивні чорні діри, як у серця Галактики Мессьє 87, облямовані яскравими дисками гарячої речовини. Однак первісні чорні діри в мільярди разів менші і не мають видимих, що світяться навколо них речовин. Натомість пошук маленьких чорних дір означає пошук місць, де їх потужні гравітаційні поля прогинають світло - явище, яке називається мікросенсінгом.
Телескопи знаходять мікролінінг чорних дір, роблячи з часом багато різних знімків зірки. Чорна діра, що проходить перед цією зіркою, спотворить її світло, зробивши його спалахом; чим менше чорна діра, тим швидше спалах. "Якщо мікролінійний об'єкт має, скажімо, одну сонячну масу", - сказав Такада Live Science, маючи на увазі масу сонця, - часовий графік - це як кілька місяців чи рік. Але споконвічні чорні діри, яких вони шукали, мали лише невелику частку цієї маси, приблизно масу Місяця. Це означає, що їх спалахи були б набагато коротшими. HSC є "унікальним", - сказав Такада тим, що він дозволяв робити знімки всіх зірок у галактиці Андромеди одразу із захоплюючими швидкими (для астрономів) інтервалами опромінення - кожен інтервал був всього 2 хвилини.
Такдада та його команда протягом ясної ночі протягом 7 годин зробили близько 200 знімків галактики Андромеди. Вони знайшли лише одну потенційну подію мікролінінгу. Якби споконвічні чорні діри складали значну частину темної матерії, сказав Такада, вони мали б бачити приблизно 1000 сигналів мікросенсування.
"Мікролінінг - це золотий стандарт виявлення чорних дір або їх усунення", - сказав Симеон Берд, фізик з чорних дір Каліфорнійського університету в Ріверсайді, який не брав участі в роботі. "Ця робота виключає споконвічні чорні діри як темну речовину в ряді мас, де попередні обмеження не були настільки сильними і не настільки міцними, як ця нова. Це дуже приємний результат".
Це був остаточний цвях у труні? Чи справді теорія Хокінга мертва? Не так, як стверджують Берд і Такада, які кажуть, що споконвічні чорні діри певного кола мас досі не були повністю усунені як кандидати.
"Є ще деякі маси, де обмеження слабкі, приблизно 20-30 сонячних мас", - сказав Берд в Live Science. "Це все ще може бути від 1 до 10% темної речовини ... і все ще є вікно з меншими масами, як маса дуже маленького астероїда".
"Наші фізики дуже схвильовані, тому що все ще є вікно", - сказав Такада. Дані не можуть виключати ті маленькі крихітні чорні діри, тому що спалахи від цих чорних дір були б занадто короткими, "тому нам потрібно придумати інший метод для цього".
Однак було виявлено один "спалах" в їх опитуванні. Хоча це був єдиний попередній результат, він може виявитись надзвичайно важливим: саме перше виявлення споконвічної чорної діри, що було б новаторською валідацією деяких робіт Хокінга.
"Тільки одне спостереження не таке переконливе", - сказав Такада. "Нам потрібно більше спостережень для підтвердження. Якщо це було насправді, ми повинні продовжувати знаходити те саме", оскільки вони продовжують використовувати HSC для пошуку більш мікролінінгу.
