11.01.20
Теория о том, что темная материя может быть сделана из первичных черных дыр размером в долю миллиметра, была исключена группой исследователей во главе с Институтом физики и математики Вселенной Кавли (Ипму Кавли).
В 1974 году физик Стивен Хокинг описал, как первичные черные дыры могли образоваться за долю секунды после Большого Взрыва. Первобытные черные дыры могут иметь массу от крошечного пятнышка до 100 000 раз больше нашего Солнца. Напротив, сверхмассивные черные дыры, обнаруженные астрономическими наблюдениями, начали формироваться по меньшей мере на сотни тысяч лет позже и в миллионы или миллиарды раз больше нашего Солнца. Поскольку первичные черные дыры любого размера не были обнаружены, они были интригующим кандидатом на неуловимую темную материю, сообщает phys.org.
Насколько известно в настоящее время, барионная материя составляет всего лишь 5 процентов всей материи во Вселенной. Остальное-это либо темная материя (27 процентов), либо темная энергия (68 процентов), обе из которых еще не были физически обнаружены. Но исследователи уверены, что темная материя существует, потому что мы можем видеть ее влияние на нашу Вселенную. Без гравитационной силы темной материи звезды в нашей Галактике Млечного Пути разлетелись бы в разные стороны.
Чтобы проверить теорию, что первичных черных дыр, в частности, о массе Луны или меньше, могли бы быть темной материей, компания kavli IPMU исследователи Масахиро Такада, Наоки Ясуда, Хироко Niikura с коллегами из Японии, Индии и США искали эти крошечные черные дыры между Землей и туманностью Андромеды, ближайшего соседа Млечного Пути галактики, находящейся в 2.5 млн.световых лет от Земли.
«То, что заставило меня заинтересоваться этим проектом, было огромное влияние, которое он оказал бы на раскрытие природы темной материи. Открытие первобытных черных дыр было бы историческим достижением. Даже отрицательный результат был бы ценной информацией для исследователей, собирающих воедино сценарий возникновения Вселенной»,
— говорит Ниикура.
Для поиска черных дыр команда использовала эффект гравитационного линзирования. Гравитационные линзы были впервые объяснены Альбертом Эйнштейном, который сказал, что изображение удаленного объекта, такого как звезда, может быть искажено из-за гравитационного эффекта массивного объекта между звездой и Землей. Гравитация массивного объекта может действовать подобно увеличительному стеклу, искривляя свет звезды и делая его более ярким или искаженным для человеческих наблюдателей на Земле.
Поскольку звезда, черная дыра и Земля постоянно движутся в межзвездном пространстве, звезда будет постепенно становиться ярче, а затем тусклее для наблюдателей на Земле, поскольку она движется поперек пути гравитационной линзы. Таким образом исследователи захватили 190 последовательных изображений всей Галактики Андромеды, с помощью цифровой камеры Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru на Гавайях.
Если темная материя состоит из первичных черных дыр и в этом случае более легких, чем Луна, исследователи ожидали найти 1000 гравитационных микролинз. Они рассчитали эту оценку, предположив, что темная материя во всем гало галактики состоит из первичных черных дыр, и принимая во внимание количество звезд в Галактике Андромеды, которые могут быть затронуты первичными черными дырами, и, наконец, шансы на то, что их оборудование захватит гравитационное событие микролинз.
Галактика Андромеда
Телескоп сфотографировал 90 миллионов звезд. Команде потребовалось два года, чтобы отфильтровать все шумовые и негравитационные события линзы из данных. В конце концов, они смогли идентифицировать только одну звезду, которая посветлела, а затем потускнела, что предполагает возможную первичную черную дыру, а это означает, что они вряд ли составляют всю темную материю.
Тем не менее, Ниикура объясняет, что еще многое предстоит узнать о первичных черных дырах. Исследователи только развенчали теорию для конкретной массы: черные дыры с массой, подобной или меньшей, чем у Луны. Предыдущие исследования исключили другие массы, или в какой степени они могли бы объяснить темную материю. Но все еще есть шанс, что первичные черные дыры различных размеров могут быть оставаться ненайденными.
Нет комментариев