Японські фізики можуть спростувати теорію Хокінга про темної матерії

Одна з найбільш відомих теорій Стівена Хокінга про темної матерії сильно похитнулася після публікації результатів японської команди астрофізиків під керівництвом Масахіро Такада з Фізико-математичного інституту Всесвіту в Кавлі, повідомляє Live Science. Покинув цей світ у минулому році відомий фізик вважав, що ця таємнича і невидима субстанція, що складається з первинних чорних дірок, з'явилися відразу після Великого вибуху. Японські вчені за допомогою телескопа Subaru провели експеримент, результати якого хоч і не повністю спростовують теорію Хокінга, але припускають, що ці чорні діри мають бути дійсно крихітними, щоб пояснити природу темної матерії.

Темна матерія – це термін, яким фізики прозвали загадкову субстанцію, яка, на їх думку, могла б пояснити один цікавий факт: у Всесвіті все рухається і обертається так, як якщо б у ній знаходилося більше маси, ніж ми здатні виявити. Різні вчені в різний час намагалися приписати властивості так званої темної матерії різних об'єктах. У 1970-х роках Стівен Хокінг і його колеги припустили, що Великий вибух міг створити велику кількість відносно маленьких чорних дір — кожна розміром з протон. Ці крихітні небесні тіла важко побачити, але вони будуть чинити сильний гравітаційний вплив на інші об'єкти — два відомих властивості темної матерії.

Досі цю теорію можна було перевірити тільки на первинні чорні діри, маса яких більше місячної. Але з розвитком технологій вчені змогли отримувати все більш і більш чіткі знімки космічного простору. Для свого нового дослідження група японських астрономів використовувала камеру Hyper Suprime-Cam (HSC), встановлену на телескопі Subaru, розташованого на Гаваях. З її допомогою вони зробили знімки всій Андромеди, найближчій до нас галактики, намагаючись знайти ці маленькі об'єкти. Результат їх роботи опубліковані в журналі Nature Astronomy.

Чорні діри не випромінюють світла, однак надмасивні чорні діри, як та, що знаходиться в центрі галактики M87, фотографію якої вчені нещодавно отримали, оточені яскравими аккреционными дисками з гарячої матерії. Але оскільки первинні діри за розмірами в мільярди разів менше і не мають видимої навколишнього їх світної матерії, то знайти їх можна тільки завдяки спостереженню за створюваними ними потужними гравітаційними полями, викликають спотворення випромінювання сусідніх об'єктів. Це явище називають микролинзированием.

Телескопи здатні виявляти микролинзы чорних дір з допомогою тривалої зйомки зірок. Коли чорна дари проходить перед точкою спостереження і зіркою, вона спотворює світло світила, змушуючи його «спалахувати». Чим менше чорна діра, тим швидше відбувається цей спалах.

«Якщо об'єкт, що створює микролинзу, володіє, скажімо, одній сонячній масою, то масштаб часу (тривалість спалаху) буде становити від декількох місяців до року», — пояснює Масахіро Такада з Фізико-математичного інституту Всесвіту в Кавлі.

Однак первинні діри, які шукала японська команда, володіють лише частиною цієї маси – вона приблизно дорівнює масі нашої Місяця. Це означає, що спостерігаються спалахи повинні бути набагато коротше.

Такада називає камеру HSC унікальною, оскільки за допомогою неї вчені змогли за раз отримати зображення всіх зірок галактики Андромеда з мінімальною витримкою близько 2 хвилин. У загальній складності астрономи змогли отримати близько 200 знімків Андромеди за 7 годин ясної ночі. У підсумку вони знайшли тільки одне ймовірне подія мікролінзування. За словами Такади, якщо на первинні чорні діри припадає значна частка темної матерії, то вони повинні були побачити близько 1000 сигналів мікролінзування.

«Мікролінзування – це золотий стандарт технологій для пошуку чорних дірок», — говорить фізик Симеон Берд з Каліфорнійського університету, що займається вивченням чорних дірок, але не брав участі в останньому дослідженні.

«Робота японських учених дозволяє виключити первинні чорні діри в якості основного джерела темної матерії».

Чи означає це, що теорія Хокінга була повністю спростована? Такада і Берд не поспішають з остаточними висновками. За їхніми словами, отримані результати ще не можуть повністю виключити існування первинних чорних дірок, оскільки за їх маленької маси, спалахи їх сигналів були б занадто короткими, щоб встигнути їх зафіксувати. На думку дослідників, необхідно розробити нові інструменти, які дозволили б їх виявити.

У той же час вчені відзначають, що виявлення навіть одного такого сигналу може мати вирішальне значення для подальших досліджень, які стануть революційної перевіркою деяких теорій Хокінга.

«Всього лише одне проведене спостереження не може нас у чомусь переконати. Необхідно провести додаткові. Якщо цей сигнал дійсно був сигналом первинної чорної діри, ми повинні продовжити пошуки її родичів», — підсумовує Такада.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що Вояджер-1 не зміг знайти випромінювання Хокінга.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на сторінку Bigmir)net на Facebook: facebook.com/bigmir.net.

Категория: Наука