Внимательно изучив галактику Андромеды с помощью телескопа Subaru, международная группа исследователей провела самый строгий тест для теории Стивена Хокинга о темной материи. Их результаты исключили возможность того, что большую часть темной материи составляют первичные черные дыры размером менее десятой доли миллиметра, сообщает EurekAlert! со ссылкой на сайт Института физики и математики Вселенной им. Кавли. Детали их исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Ученые знают, что 85% вещества во Вселенной состоит из темной материи. Ее гравитационная сила не дает звездами нашего Млечного Пути разлететься в разные стороны. Однако попытки обнаружить частицы темной материи с помощью подземных экспериментов или экспериментов на ускорителях, включая самый большой в мире ускоритель, Большой адронный коллайдер, до сих пор не увенчались успехом.
Это побудило ученых рассмотреть теорию Стивена Хокинга, которую он выдвинул в 1974 году, о существовании первичных черных дыр, появившихся вскоре после Большого взрыва, и предположения ученого о том, что они могут составить большую часть неуловимой темной материи.
Для своего теста астрофизики обратились к эффекту гравитационного
линзирования, который помог бы им обнаружить первичные черные
дыры между Землей и галактикой Андромеды. Этот эффект
наблюдается, когда массивное космическое тело проходит между
наблюдателем и источником света. Световые лучи изгибаются,
«подсвечивая» по контуру грвитационную линзу – массивное
тело. В данном тесте роль наблюдателя играла цифровая камера
Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru на Гавайских островах, роль
источника света – звезды в галактике Андромеды, а роль массивного
тела должна была играть первичная черная дыра.
За семь часов в течение одной ясной ночи ученые получили 190
последовательных изображений галактики Андромеды (а камера может
«схватить» галактику целиком на одном снимке). Затем
команда внимательно их рассмотрела и попыталась
обнаружить признаки гравитационного линзирования. Если
темная материя состоит из первичных черных дыр данной массы, в
этом случае массы меньше массы Луны, исследователи ожидали найти
около 1000 подобных событий. Но после тщательного анализа они
смогли идентифицировать только один случай. Результаты команды
показали, что первичные черные дыры могут составлять не более
0,1% всей массы темной материи. Поэтому вряд ли теория Хокинга
верна.
В настоящее время исследователи планируют продолжить разработку своего анализа галактики Андромеды. Одна из новых теорий, которую они исследуют, заключается в том, чтобы выяснить, являются ли черные дыры, обнаруженные детектором гравитационных волн LIGO, на самом деле первичными черными дырами.
[Фото: KAVLI IPMU]
