Una dintre cele mai cunoscute teorii ale lui Stephen Hawking despre materia întunecată - că această substanță misterioasă și invizibilă este formată din găuri negre primordiale - a suferit recent o lovitură imensă. Această concluzie vine de la un telescop masiv care a capturat o imagine a unei întregi galaxii dintr-o singură fotografie.
Concluziile nu exclud complet celebra notiune a lui Stephen Hawking. Dar ei sugerează că găurile negre primordiale ar trebui să fie cu adevărat minuscule pentru a explica materia întunecată.
Misterul întunericului
Materia întunecată este numele dat de fizicieni pentru a explica un fenomen deosebit de misterios: Totul din univers se mișcă, se orbitează și se rotește de parcă ar exista mai multă masă decât putem detecta. Explicațiile pentru materia întunecată variază de la particule fantomă numite neutrine până la particule necunoscute, la noi legi ale fizicii. În anii '70, Stephen Hawking și colegii săi au spus că Big Bang-ul a creat un număr mare de găuri negre relativ mici - fiecare despre dimensiunea unui proton. Aceste mici găuri negre, străvechi, ar fi greu de văzut, totuși ar exercita o atracție gravitațională mare asupra altor obiecte - cele două proprietăți cunoscute ale materiei întunecate.
Găurile negre nu emit lumină, însă, găurile negre supermasive, precum cea din inima galaxiei Messier 87, sunt franate de discuri luminoase de materie fierbinte. Cu toate acestea, găurile negre primordiale sunt de miliarde de ori mai mici și nu au nici o materie vizibilă și strălucitoare care îi înconjoară. În schimb, căutarea unor mici găuri negre înseamnă căutarea locurilor în care câmpurile lor gravitaționale puternice îndoiesc lumina - un fenomen numit microlensare.
Telescoapele găsesc găuri negre microlensante făcând în timp multe fotografii diferite ale unei stele. O gaură neagră care trece prin fața acelei stele va denatura lumina, făcând-o să lumineze; cu cât este mai mică gaura neagră, cu atât este mai rapid blițul. "Dacă un obiect microlensificator are, să zicem o masă solară", a spus Takada Live Science, referindu-se la masa soarelui, "calendarul este ca la câteva luni sau la un an". Dar găurile negre primordiale pe care le căutau nu aveau decât o mică parte din acea masă, aproximativ masa lunii. Asta înseamnă că sclipirile lor ar fi mult mai scurte. HSC este „unic”, a spus Takada, prin faptul că le-a lăsat să facă imagini cu toate stelele din galaxia Andromeda deodată, la intervale de expunere uluitoare (pentru astronomi) - fiecare interval a fost de doar 2 minute.
Takada și echipa sa au făcut aproximativ 200 de poze cu galaxia Andromeda pe parcursul a 7 ore într-o noapte senină. Au găsit doar un potențial eveniment de microlensificare. Dacă găurile negre primordiale alcătuiau o fracțiune semnificativă a materiei întunecate, a spus Takada, acestea ar fi trebuit să vadă aproximativ 1.000 de semnale microlensante.
"Microlensing este standardul de aur pentru detectarea găurilor negre sau eliminarea lor", a spus Simeon Bird, un fizician cu găuri negre la Universitatea din California - Riverside, care nu a fost implicat în lucrare. "Această lucrare exclude găurile negre primordiale ca materie întunecată într-o serie de mase în care constrângerile anterioare nu erau la fel de puternice și nici la fel de robuste ca această nouă. Este un rezultat foarte frumos."
Acesta a fost ultimul cui în sicriu? Teoria lui Hawking este într-adevăr moartă? Nu este așa, potrivit Bird și Takada, care spun că găurile primordiale negre ale unei anumite game de mase încă nu au fost eliminate în totalitate ca candidați.
"Există în continuare câteva mase în care constrângerile sunt slabe, în jur de 20-30 de mase solare", a spus Bird Science Live. "Acestea ar putea fi în continuare de la 1% la 10% din materia întunecată ... și mai există o fereastră la mase mai mici, precum masa unui asteroid foarte mic."
"Fizicienii noștri sunt foarte încântați pentru că mai există o fereastră", a spus Takada. Datele nu pot exclude acele minuscule găuri negre, deoarece sclipirile din acele găuri negre ar fi mult prea scurte, „așa că trebuie să ne gândim la o altă metodă pentru a o face”.
Cu toate acestea, a fost detectat un „flash” în sondajul lor. Deși a fost un rezultat unic, preliminar, acesta ar putea ajunge să fie incredibil de important: prima detectare a unei găuri negre primordiale, ceea ce ar fi o validare de ultimă oră a lucrărilor lui Hawking.
„O singură observație nu este atât de convingătoare”, a spus Takada. "Avem nevoie de mai multe observații pentru a confirma. Dacă a fost într-adevăr, ar trebui să continuăm să găsim același lucru", deoarece acestea continuă să utilizeze HSC pentru a căuta mai multă microlensificare.
