Міжнародна група дослідників ретельно перевірила теорію, запропоновану Стівеном Гокінгом, і їхні результати виключають можливість того, що первинні чорні діри розміром менше десятої долі міліметра складають більшу частину темної матерії. Результати дослідження оприлюднив журнал Nature Astronomy.

Науковці знають, що 85 % матерії Всесвіту становить темна матерія. Її гравітаційний вплив перешкоджає, наприклад, зорям нашої галактики розлетітися в різні боки. Однак спроби виявити частинки темної матерії, виконуючи експерименти зі спеціальними детекторами глибоко під землею, або прискорювачі, зокрема й найбільший у світі — Великий адронний колайдер, зазнали невдачі.

Галактику Молочний Шлях (ліворуч) і галактику Андромеди (праворуч) розділяє відстань у 2,6 млн світлових років. Нині науковці вважають, що темна матерія розподілена в значно більшому об’ємі, як порівняти з ділянками, де згруповані зорі. Фото з сайту http://web.ipmu.jp/press/201903-M31/L/201903-M31-01.jpg.

Це змусило науковців розглядати теорію, запропоновану Гокінгом у 1974 р., про існування первинних чорних дір, які виникли незабаром після Великого Вибуху, а також його припущення, що вони можуть становити велику частину невловимої темної матерії, яку дослідники досі намагаються знайти.

Міжнародна команда дослідників на чолі з Масахіро Такада (Masahiro Takada) з Інституту фізики і математики Всесвіту імені Кавлі використала ефект гравітаційного лінзування для пошуку первинних чорних дір, що містяться між Землею і галактикою Андромеди. Гравітаційне лінзування — це явище, про яке вперше зауважив Альберт Айнштайн, заломлення світлових променів, що йдуть від віддаленого об’єкта, наприклад зорі, спричинене гравітаційною дією масивного об’єкта, такого як первинна чорна діра, що лежить ближче до спостерігача. В окремих випадках таке заломлення світла приводить до того, що зоря стає набагато яскравішою, ніж без впливу гравітаційного лінзування.

Схема, що ілюструє явище гравітаційного лінзування. Його застосовували для пошуку первинних чорних дір в галактиці Андромеди. Фото з сайту http://web.ipmu.jp/press/201903-M31/L/201903-M31-0201_E.jpg.

Проте, ефект гравітаційного лінзування — дуже рідкісна подія, бо для цього зоря в галактиці Андромеди, первинна чорна діра, що діє як гравітаційна лінза, і спостерігача на Землі, мають перебувати на одному промені зору. Отже, щоб отримати максимальний шанс для виявлення такої події, дослідники використали цифрову камеру Hyper Suprime-Cam на телескопі «Субару» (Subaru) на Гаваях, яка може зафіксувати галактику Андромеди на одному зображенні. Беручи до уваги те, що первинні чорні діри мають рухатися в міжзоряному просторі, дослідники зробили кілька знімків. Це дало б можливість зареєструвати зміну світла від зорі, спричинену дією ефекту гравітаційного лінзування протягом декількох хвилин або годин.

Протягом семи годин однієї ясної ночі було отримано 190 послідовних зображень галактики Андромеди з метою зареєструвати можливі події гравітаційного лінзування. Якщо б темну матерію становили первинні чорні діри, то в такому разі дослідники очікували знайти близько 1000 подій. Але після ретельного аналізу зображень вони виявили лише одну. Результати науковців показали, що первинні чорні діри можуть становити не більше 0,1 % всієї маси темної матерії. Тому навряд, щоб теорія булла правильною.

Нині дослідники планують розвивати вивчення галактики Андромеди. Вони будуть намагатися з’ясувати, можливо подвійні чорні діри, виявлені детектором гравітаційних хвиль LIGO, є насправді первинними чорними дірами.

За інф. з сайту www.sciencedaily.com