Една от най-известните теории на Стивън Хокинг за тъмната материя предсказва, че тази тайнствена и невидима субстанция е съставена от първични черни дупки. Но това не се потвърди и при последната проверка, осъществена с помощта на мащабен телескоп, който засне цяла галактика на един кадър.
Тези резултати не отричат напълно теорията на знаменития физик, но показват, че първоначалните черни дупки трябва да са били наистина съвсем миниатюрни, за да се обясни с тях съществуването на тъмната материя.
Тайната на тъмната материя
Тъмната материя е име, дадено от физиците на едно особено загадъчно явление: всичко във вселената се движи, върти и взаимодейства по такъв начин, сякаш има по-голяма маса, отколкото ние можем да открием. Учените се опитваха да обяснят тъмната материя чрез най-различни вариации: от малките частици неутрино до съществуването на неизвестни към днешен ден на науката частици и неоткрити още закони на физиката. През 1970-те години Стивън Хокинг и неговите колеги предположиха, че Големият взрив навярно е създал огромен брой сравнително малки черни дупки, като всяка от тях е с размерите на протон. Тези малки древни частици е твърде трудно да бъдат видени, но би трябвало да оказват силно гравитационно въздействие на другите обекти: именно това е основното свойство на тъмната материя. В наши дни тази теория бе проверена, само че чрез първични черни дупки, които са по-тежки от Луната.
С усъвършенстването на технологиите учените започнаха да правят все по-качествени и ясни снимки на космическото пространство. Дигиталната камера Hyper Suprime-Cam (HSC), инсталирана в телескопа Subaru в Хаваи предлага една съвсем нова технология за визуализация, която дава възможност да бъде получено изображението на цялата галактика Андромеда в рамките на само един кадър. Масахиро Такада и неговият екип от физико-математическия институт в Кавли (Япония), използваха тази камера за търсенето на първичните черни дупки. Получените резултати бяха публикувани в края на миналия месец в списание Nature Astronomy.
Черните дупки не излъчват светлина, въпреки че свръхмасивните, подобни на тази в галактиката M87 (Messier 87), имат около себе си ярък диск от нагорещена материя. Но първичните черни дупки са милиарди пъти по-малки и нямат около себе си каквато и да било видима материя. Търсенето на подобни черни дупки се осъществява на места, където техните мощни гравитационни полета изкривяват светлината от другите звезди и галактики. Изкривяваният са от такъв тип, че черната дупка може да се използва като оптична леща на телескоп.
Обикновените телескопи откриват този ефект, като правят множество снимки на дадена звезда през определени интервали от време. Ако пред тази звезда преминава черна дупка, то нейната светлина ще се променя и от време на време ще става по-ярка, ще блясва, а колкото е по-малка черната дупка, толкова по-малък ще е и блясъкът от звездата. И съответно, колкото по-бързо преминава черната дупка пред звездата, толкова по-кратък ще е този блясък.
„Ако един астрономичен обект създава ефект на оптична леща, има маса, примерно колкото Слънцето, времевият мащаб на този блясък е в рамките на няколко месеца или година“ – каза Такада. Но първичните черни дупки, които те търсят, са с много по-малка маса, сравнима с лунната , а това означава, че проблясването на звездата ще бъде много по-кратко.
Такада заяви, че камерата HSC е уникална, понеже дава възможност да се заснеме цялата галактика наведнъж, на само един кадър с потресаващо кратки (за астрономите) времена на експозицията – в рамките на само 2 минути. Такада и неговият екип направиха около 200 снимки на най-близката до нас галактика в продължение на 7 часа в една съвсем ясна нощ. Астрономите откриха само едно събитие, което може да бъде класифицирано като микро гравитационна леща. Според учения, ако първичните черни дупки съставят значителна част от тъмната материя, то на тази снимка трябваше да се видят около 100 подобни явления.
„Този метод е златният стандарт за откриването на черни дупки или доказателства за тяхното отсъствие в определена точка на пространството“ – каза Саймън Бърд, известен калифорнийски физик в областта на черните дупки.
„Тази научна работа изключва първичните черни дупки като родоначалници на тъмната материя в диапазона маси, при който предишните измервания не бяха така точни и подробни. Това е един много добър резултат“ – заяви Бърд.
Нима това бе последния гвоздей в ковчега и теорията на Хокинг ще се окаже невярна. Според Бърд и Такада, това не е така, понеже е възможно съществуването на първични черни дупки с друг диапазон на масата.
„Възможно е съществуването на първични черни дупки със съвсем малка маса, като например масата на малък астероид“ – каза Бърд. „Те могат да обяснят от 1 до 10% от тъмната материя“.
Но за съжаление, HSC не може да регистрира толкова малки черни дупки, понеже проблясъците звездна светлина от тях ще бъдат съвсем кратки. „Ще трябва да намерим друг начин да направим това“ – допълни Бърд.
След обработката на данните бе получен само един подобен проблясък. Въпреки че това е единственият предварителен резултат, той може да се окаже невероятно важен: това е първата открита от учените първична черна дупка, която може да стане революционна проверка на някои от научните работи на Хокинг.
