Выбачайце, Стывен, Dark Matter - гэта не маленькія чорныя дзіркі

Вядомы фізік Стывен Хокінг у 1974 годзе прадказаў, што цёмная матэрыя - загадкавае "штосьці", якое складае 85 адсоткаў усяго Сусвету - апынецца малюсенькімі чорнымі дзіркамі, якія ўтварыліся ў самыя раннія ўзросты матэрыі. Новае даследаванне, праведзенае астраномамі ў тэлескопе Subaru на Гаваях, якое з'явілася напярэдадні выпуску першай у гісторыі падрабязнай фатаграфіі рэгіёна вакол чорнай дзіркі, паказала, што ён, нехарактэрна, памыляецца.

Хокінг пастулюе, што чорныя дзіркі дыяметрам менш за міліметр (1/25 цалі) будуць тлумачыцца гравітацыяй, якая аб'ядноўвае групы галактык, а таксама змяняе хуткасці кручэння галактык, уключаючы Млечны Шлях.

Галактыка Андрамеды, як і наш уласны Млечны Шлях, з'яўляецца домам цёмнай матэрыі - мы проста не ведаем, што гэта такое, але зараз мы лепш уяўляем, што гэта не так. Малюнак: Каўлі ІПМУ

Усе рэчы цёмнай матэрыі маглі быць

Цёмная матэрыя апісвае - тое, што не відаць, не выпраменьвае, але забяспечвае дастаткова сілы, каб трымаць галактыкі ў групах і кіраваць хуткасцямі кручэння аб'ектаў на ўскраінах гэтых зорных сем'яў. Доказы цёмнай матэрыі паміж галактыкамі ўпершыню назіралі астраном Фрыц Цвікі ў 1933 годзе, а ў 1970-я гады Вера Рубін выявіла наяўнасць цёмнай матэрыі ў галактыках. З тых часоў астраномы і астрафізікі збянтэжыліся прыродай цёмнай матэрыі, і мы менш ведаем пра тое, што гэта, чым тое, што не.

"Цёмная матэрыя, магчыма, можа быць карычневымі карлікамі," няўдачымі "зоркамі, якія ніколі не ўзгараліся, бо не хапала масы, неабходнай для пачатку гарэння. Цёмнай матэрыяй могуць быць белыя карлікі, рэшткі мёртвых маленькіх і сярэдніх зорак. Ці цёмная матэрыя можа быць нейтроннай зоркай, альбо чорнымі дзіркамі, рэшткамі буйных зорак пасля іх выбуху ", - тлумачыць НАСА ў апісанні цёмнай матэрыі.

Але, напэўна, не ...

Аднак праблемы існуюць з кожнай з гэтых ідэй. Верагодна, недастаткова белых ці карычневых карлікаў, каб улічваць велізарную гравітацыю цёмнай матэрыі, якая ўздзейнічае на бачныя аб'екты. Звычайныя зоркі і чорныя дзіркі надзвычай рэдкія. Магчыма, што ў цёмнай матэрыі могуць знаходзіцца экзатычныя субатамныя часціцы, але ўважлівыя эксперыменты па выяўленні гэтых часціц да гэтага часу апынуліся пустымі. Касмічны тэлескоп Фермі павінен мець магчымасць выяўляць выкіды гама-прамянёў, якія ўзнікаюць пры сутыкненні экзатычных часціц цёмнай матэрыі, але гэты пошук таксама прыносіць вынікі.

Калі гэтыя мініяцюрныя чорныя дзіркі сапраўды існуюць, то, як чакаецца, яны згінаюць прастору вакол сябе, у выніку чаго святло аддаленых зорак крывіцца і ярчэй, як лінза, якая факусуе Сонца на гарачым тратуары. Па меры прасоўвання чорнай дзіркі далёкая зорка блякла. Даследчыкі выкарыстоўвалі тэлескоп Subaru для прагляду святла, які паступае ад зорак у галактыцы Андрамеды, шукаючы гэта ярчэй і цьмянеючы, але не ўбачылі прагназаванага эфекту, паказваючы, што такія першародныя чорныя дзіркі не існуюць у прагназаваных колькасцях Хокінга.

Дыяграма, якая паказвае, як гравітацыйныя лінзы зоркі ў Галактыцы Андрамеды павінны былі выявіць наяўнасць спрадвечных чорных дзірак. Малюнак: Каўлі ІПМУ

Для таго, каб праглядзець адно з гэтых гравітацыйных падзей лінзаў, зорка і спрадвечная чорная дзірка павінны быць выраўнаваны адносна Зямлі - рэдкае размяшчэнне, якое, як чакаецца, працягнецца ад некалькіх хвілін да некалькіх гадзін. Hyper Suprime-Cam на тэлескопе Subaru, які дазваляе адначасова выявіць усю Галактыку Андрамеды, быў выкарыстаны для павелічэння шанцаў убачыць гэтыя падзеі.

Hyper Suprime-Cam (HSC) усталяваны ў цэнтры ўвагі тэлескопа Subaru. Малюнак: Тэлескоп Subaru

Эксперымент

«З 190 паслядоўных здымкаў галактыкі Андрамеды, зробленых на працягу сямі гадзін на працягу адной яснай ночы, каманда праглядала дадзеныя аб магчымых падзей гравітацыйнага лінзіравання. Калі цёмная матэрыя складаецца з спрадвечных чорных дзірак дадзенай масы, у гэтым выпадку масы лягчэйшыя за Месяц, даследчыкі разлічваюць выявіць каля 1000 падзей. Але пасля ўважлівага аналізу яны змаглі вызначыць толькі адзін выпадак ", - паведамілі даследчыкі ў прэс-рэлізе тэлескопа Subaru.

Гэтыя вынікі дазваляюць выказаць здагадку, што спрадвечныя чорныя дзіркі могуць складаць толькі 0,1 працэнта ўсёй цёмнай матэрыі. Што б там ні было цёмнай, адказ, здаецца, не з'яўляецца мініяцюрнымі чорнымі дзіркамі, пакідаючы гэтую вялікую таямніцу фізікі некранутай.