Jedna z nejslavnějších teorií Stephena Hawkinga o temné hmotě - že tato záhadná a neviditelná látka je tvořena pravěkými černými dírami - nedávno utrpěla obrovskou ránu. Tento závěr pochází z masivního dalekohledu, který zachytil obraz celé galaxie v jednom záběru.
Zjištění zcela nevylučují slavnou představu Stephena Hawkinga. Naznačují však, že prvotní černé díry by musely být opravdu malé, aby vysvětlily temnou hmotu.
Tajemství temné hmoty
Temná hmota je jméno, které fyzici vysvětlují zvláště záhadným jevem: Všechno ve vesmíru se pohybuje, obíhá a otáčí, jako by existovalo více hmoty, než dokážeme odhalit. Vysvětlení temné hmoty sahají od strašidelných částic nazývaných neutrina po neznámé částice, až po nové zákony fyziky. V sedmdesátých letech Stephen Hawking a jeho kolegové teoretizovali, že Velký třesk mohl vytvořit velké množství relativně malých černých děr - každá o velikosti protonu. Tyto malé, staré černé díry by bylo obtížné vidět, přesto by však vyvinuly velký gravitační tah na další objekty - dva známé vlastnosti temné hmoty.
Černé díry nevyzařují žádné světlo, ale superhmotné černé díry, jako jsou ty v srdci galaxie Messier 87, jsou lemovány jasnými disky horké hmoty. Pravěké černé díry jsou však miliardykrát menší a nemají žádné viditelné, zářící hmoty, které je obklopují. Místo toho hledání malých černých děr znamená hledat místa, kde jejich mocné gravitační pole ohýbá světlo - jev zvaný mikrolensing.
Dalekohledy nacházejí mikročočky černých děr tím, že v průběhu času pořizují mnoho různých obrázků hvězdy. Černá díra, která prochází před touto hvězdou, zkreslí její světlo a způsobí to záblesk; čím menší je černá díra, tím rychlejší je blesk. „Pokud má objekt mikročočky, řekněme jednu solární hmotu,“ řekla Takada Live Science s odkazem na hmotu slunce, „časový plán je jako několik měsíců nebo rok.“ Ale pravěké černé díry, které hledali, měly jen malý zlomek této hmoty, přibližně hmotnost měsíce. To znamená, že jejich záblesky by byly mnohem kratší. HSC je „jedinečný“, řekl Takada v tom, že jim umožnil fotografovat všechny hvězdy v galaxii Andromeda najednou, v úchvatně rychlých expozičních intervalech (pro astronomy) - každý interval byl jen 2 minuty dlouhý.
Takada a jeho tým pořídili během 200 hodin za jasné noci asi 200 snímků galaxie Andromeda. Našli pouze jednu potenciální microlensingovou událost. Pokud by prapůvodní černé díry tvořily významnou část tmavé hmoty, řekl Takada, měli by vidět asi 1 000 mikrolensingových signálů.
„Microlensing je zlatý standard pro detekci černých děr nebo jejich vyloučení,“ řekl Simeon Bird, fyzik z černé díry na Kalifornské univerzitě - Riverside, který se práce nezúčastnil. "Tato práce vylučuje pravěké černé díry jako temnou hmotu v řadě mas, kde předchozí omezení nebyla tak silná ani robustní jako tato nová. Je to velmi pěkný výsledek."
Byl to poslední hřebík v rakvi? Je Hawkingova teorie opravdu mrtvá? Podle Birda a Takady to tak není, protože prapůvodní černé díry určitého rozsahu mas nebyly dosud jako kandidáti úplně eliminovány.
"Stále existují nějaké masy, kde jsou omezení slabá, kolem 20 - 30 solárních mas," řekl Bird pro Live Science. "Mohlo by to být stále 1% až 10% temné hmoty ... a stále je zde okno u nižších hmot, jako je hmota velmi malého asteroidu."
„Naši fyzici jsou velmi nadšení, protože stále existuje okno,“ řekl Takada. Data nemohou vyloučit ty dospívající malé černé díry, protože záblesky z těchto černých děr by byly příliš krátké, „takže musíme na to vymyslet jinou metodu.“
Ve svém průzkumu však byl zjištěn jeden „blesk“. I když to byl jediný, předběžný výsledek, nakonec by to mohlo být neuvěřitelně důležité: úplně první odhalení pravěké černé díry, což by bylo průkopnickým potvrzením některých Hawkingových prací.
„Pouze jedno pozorování není tak přesvědčivé,“ řekl Takada. "Potřebujeme další pozorování, abychom to mohli potvrdit. Pokud by to skutečně bylo, měli bychom i nadále hledat to samé", protože stále používají HSC, aby hledali více mikročoček.
