Jedna od najpoznatijih teorija Stephena Hawkinga o tamnoj materiji - da se ta tajanstvena i nevidljiva supstanca sastoji od iskonskih crnih rupa - nedavno je pretrpjela ogroman udarac. Do ovog zaključka dolazi iz ogromnog teleskopa koji je u jednom kadru snimio sliku čitave galaksije.
Nalazi ne isključuju u potpunosti poznatu ideju Stephena Hawkinga. Ali oni sugeriraju da bi iskonske crne rupe morale biti uistinu sitne da bi objasnile tamnu tvar.
Misterija tamne materije
Tamna tvar je naziv koji su dobili fizičari da bi objasnili posebno tajanstvenu pojavu: Sve se u svemiru kreće, orbitira i okreće se kao da ima više mase nego što možemo otkriti. Objašnjenja tamne materije kreću se od sablasnih čestica koje se nazivaju neutrini do nepoznatih čestica, do novih zakona fizike. U 1970-ima, Stephen Hawking i njegovi kolege teoretizirali su da je Veliki prasak mogao stvoriti veliki broj relativno malih crnih rupa - svaka približno veličine protona. Te sitne, drevne crne rupe bilo bi teško vidjeti, ali bi imalo veliko gravitacijsko povlačenje na drugim objektima - dva poznata svojstva tamne materije.
Crne rupe, međutim, ne emitiraju nikakvu svjetlost, supermasivne crne rupe, poput one u srcu galaksije Messier 87, obrubljene su svijetlim diskovima vruće tvari. Primordijalne crne rupe su, međutim, milijarde puta manje i nemaju vidljive, užarene tvari koje ih okružuju. Umjesto toga, traganje za malim crnim rupama znači traženje mjesta na kojima njihova moćna gravitaciona polja savijaju svjetlost - fenomen koji se zove mikrolečenje.
Teleskopi pronalaze mikroosvježavajuće crne rupe tako što će tijekom vremena snimiti mnogo različitih zvijezda. Crna rupa koja prolazi ispred te zvijezde će iskriviti njezinu svjetlost, čineći je blistavom; što je manja crna rupa, to će brže bljesnuti. "Ako mikrolezijski objekt ima, recimo jednu solarnu masu", rekao je Takada za Live Science, govoreći o masi sunca, "vremenski raspon je kao nekoliko mjeseci ili godina." Ali prvobitne crne rupe koje su tražile imale su samo mali dio te mase, otprilike mase mjeseca. To znači da bi njihovi bljeskovi bili znatno kraći. HSC je "jedinstven", rekao je Takada, jer im je omogućio da odjednom snimaju sve zvijezde u galaksiji Andromeda, u nevjerojatno brzim (astronomima) intervalima izlaganja - svaki je interval bio dugačak samo dvije minute.
Takada i njegov tim snimili su oko 200 slika galaksije Andromeda tokom 7 sati u vedre noći. Otkrili su samo jedan potencijalni događaj mikrolečenja. Ako su iskonske crne rupe činile značajan dio tamne materije, rekao je Takada, trebali su vidjeti otprilike 1.000 mikrosvjesnih signala.
"Microlensing je zlatni standard za otkrivanje ili uklanjanje crnih rupa", rekao je Simeon Bird, fizičar crnih rupa na Kalifornijskom sveučilištu u Riversideu, koji nije bio uključen u rad. "Ovo djelo isključuje primordijalne crne rupe kao tamnu tvar u nizu masa u kojima prethodna ograničenja nisu bila tako jaka niti tako snažna kao nova. To je vrlo lijep rezultat."
Je li ovo bio posljednji čavao u lijesu? Je li Hawkingova teorija doista mrtva? Prema Birdu i Takadi, koji kažu da iskonske crne rupe određenog raspona masa još uvijek nisu u potpunosti eliminirane kao kandidati.
"Još uvijek postoje neke mase gdje su ograničenja slaba, oko 20-30 solarnih masa", izjavio je Bird za Live Science. "To bi još uvijek moglo biti od 1% do 10% tamne materije ... i još uvijek postoji prozor s nižim masama, poput mase vrlo malog asteroida."
"Naši fizičari su vrlo uzbuđeni jer još uvijek postoji prozor", rekao je Takada. Podaci ne mogu isključiti te male sitne crne rupe jer bi bljeskovi iz tih crnih rupa bili prekratki, "tako da trebamo smisliti drugu metodu kako to učiniti".
Međutim, u njihovom je istraživanju otkriven jedan "bljesak". Iako se radilo o jednom, preliminarnom rezultatu, mogao bi na kraju biti nevjerojatno važan: prva detekcija iskonske crne rupe, što bi bila revolucionarna validacija nekih Hawkingovih djela.
"Samo jedno opažanje nije tako uvjerljivo", rekao je Takada. "Trebamo više promatranja za potvrdu. Ako je doista bilo, trebali bismo nastaviti pronalaziti istu stvar", jer oni i dalje koriste HSC da bi potražili više mikrolečenja.
