Jedna z najsłynniejszych teorii Stephena Hawkinga na temat ciemnej materii została mocno wstrząśnięta po opublikowaniu wyników japońskiego zespołu astrofizyków kierowanego przez Masahiro Takadę z Instytutu Fizyki i Matematyki Wszechświata w Kavli, donosi Live Science. Słynny fizyk, który opuścił ten świat w zeszłym roku, uważał, że ta tajemnicza i niewidzialna substancja składa się z pierwotnych czarnych dziur, które pojawiły się zaraz po Wielkim Wybuchu. Japońscy naukowcy korzystający z teleskopu Subaru przeprowadzili eksperyment, którego wyniki, choć nie obalają całkowicie teorii Hawkinga, przyznają jednak, że te czarne dziury muszą być naprawdę małe, aby wyjaśnić naturę ciemnej materii.
Ciemna materia to termin, który fizycy nadali dla tajemniczej substancji, która ich zdaniem mogłaby wyjaśnić jeden interesujący fakt: wszystko we wszechświecie porusza się i obraca tak, jakby zawierało więcej masy, niż możemy wykryć. Różni naukowcy w różnym czasie próbowali przypisać właściwości tak zwanej ciemnej materii różnym obiektom. W latach siedemdziesiątych Stephen Hawking i jego współpracownicy zasugerowali, że Wielki Wybuch może stworzyć dużą liczbę stosunkowo małych czarnych dziur - każda o wielkości protonu. Te maleńkie ciała niebieskie są trudne do zobaczenia, ale będą wywierać silny wpływ grawitacyjny na inne obiekty - dwie znane właściwości ciemnej materii.
Do tej pory teorię tę można było testować tylko pod kątem pierwotnych czarnych dziur, których masa jest większa niż księżycowa. Jednak wraz z rozwojem technologii naukowcom udało się uzyskać coraz wyraźniejsze obrazy kosmosu. W swoich nowych badaniach zespół japońskich astronomów wykorzystał kamerę Hyper Suprime-Cam (HSC) zamontowaną na teleskopie Subaru na Hawajach. Z jego pomocą zrobili zdjęcia całej Andromedy, najbliższej nam galaktyki, próbując znaleźć te małe obiekty. Wynik ich pracy został opublikowany w czasopiśmie Nature Astronomy.
Czarne dziury nie emitują światła, ale supermasywne czarne dziury, takie jak ta w centrum galaktyki M87, którą niedawno sfotografowali naukowcy, otoczone są jasnymi dyskami akrecyjnymi gorącej materii. Ale ponieważ pierwotne otwory są miliardy razy mniejsze i nie otaczają ich żadna widoczna świetlista materia, można je znaleźć jedynie obserwując potężne pola grawitacyjne, które tworzą, które zniekształcają promieniowanie sąsiednich obiektów. Zjawisko to nosi nazwę mikrosoczewkowania.
Teleskopy są w stanie wykrywać mikrosoczewki czarnych dziur poprzez ciągłe obserwacje gwiazd. Kiedy czarne dary przechodzą przed punktem obserwacyjnym i gwiazdą, zniekształcają światło gwiazdy, powodując jej „błysk”. Im mniejsza czarna dziura, tym szybciej następuje wybuch.
Jednak pierwotne dziury, których szukał zespół japoński, mają tylko ułamek tej masy - jest ona w przybliżeniu równa masie naszego Księżyca. Oznacza to, że obserwowane ogniska powinny być znacznie krótsze.
Film promocyjny:
Takada nazywa kamerę HSC wyjątkową, ponieważ dzięki niej naukowcy byli w stanie uchwycić obrazy wszystkich gwiazd galaktyki Andromedy na raz przy minimalnej ekspozycji wynoszącej około 2 minuty. W sumie astronomowie byli w stanie wykonać około 200 zdjęć Andromedy w 7 godzin w pogodną noc. W końcu znaleźli tylko jedno domniemane zdarzenie mikrosoczewkowania. Jeśli pierwotne czarne dziury stanowią znaczną część ciemnej materii, Takada powiedział, że powinni byli zobaczyć około 1000 sygnałów mikrosoczewkowych.
Czy to oznacza, że teoria Hawkinga została całkowicie obalona? Takada i Bird nie spieszą się z wyciąganiem wniosków. Według nich uzyskane wyniki nadal nie mogą całkowicie wykluczyć istnienia pierwotnych czarnych dziur, ponieważ ze względu na ich małą masę błyski ich sygnałów byłyby zbyt krótkie, aby je zarejestrować. Zdaniem naukowców konieczne jest opracowanie nowych narzędzi, które pozwolą na ich odkrycie.
Jednocześnie naukowcy zauważają, że wykrycie choćby jednego takiego sygnału może mieć kluczowe znaczenie dla przyszłych badań, które zrewolucjonizują niektóre teorie Hawkinga.
Nikolay Khizhnyak