Теория предполагает существование примордиальных черных дыр, большое количество которых может скрываться в гало нашей Галактики, и что в них заключена невидимая масса Вселенной.
Международная команда астрономов провела самый строгий тест теории знаменитого английского физика-теоретика Стивена Хокинга, предполагающей, что неуловимая темная материя может состоять из первичных черных дыр размером меньше десятой доли миллиметра, рожденных вскоре после Большого взрыва. Полученные ими результаты, представленные в журнале Nature Astronomy, практически исключили такую возможность.
«Известно, что почти вся масса Вселенной заключена в темной материи. Ее гравитация препятствует распаду нашего Млечного Пути и других галактик. Однако попытки обнаружить частицы загадочной невидимой субстанции в рамках экспериментов под поверхностью Земли или на ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер, до сих пор не принесли плодов», – пишут авторы исследования.
Художественное представление гало темной материи, окружающего Млечный Путь. Credit: L. Calcada/ESO
Это побудило ученых рассмотреть альтернативную теорию темной материи, предложенную в 1974 году Стивеном Хокингом. Она предполагает существование примордиальных черных дыр, большое количество которых может скрываться в гало нашей Галактики, и что в них заключена невидимая масса Вселенной.
Искать их команда отправилась между Землей и галактикой Андромеда, удаленной от нас примерно на 2,5 миллиона световых лет. Расчеты показали, что если предположение Стивена Хокинга верно, то, наблюдая за звездами в нашей соседке, исконные черные дыры можно будет обнаружить с помощью эффекта гравитационного линзирования, впервые описанного Альбертом Эйнштейном и заключающегося в отклонении света от отдаленного объекта под действием гравитации массивного объекта переднего плана. То есть астрономы планировали увидеть мерцание звезд, обусловленное искажением их света первичными черными дырами в гало Млечного Пути.
Галактика Андромеда. Credit: Adam Evans
Однако поймать событие гравитационного линзирования довольно сложно, так как для этого требуется выполнение нескольких условий. В частности, звезда в Андромеде, первичная черная дыра, действующая в качестве гравитационной линзы, и телескоп на Земле должны расположиться на одной линии. Таким образом, чтобы повысить свои шансы, исследователи использовали цифровую камеру «Hyper Suprime-Cam» на телескопе «Subaru» на Гавайях, которая может отобразить всю галактику Андромеды на одном снимке.
«Принимая во внимание, насколько быстрыми являются первичные черные дыры и что они будут перемещаться в межзвездном пространстве, нам пришлось получить множество изображений, чтобы попытаться уловить мерцание звезд. Если темная материя действительно состоит из первичных черных дыр, то мы должны были поймать примерно тысячу таких событий», – пояснили исследователи.
Телескоп «Subaru». Credit: National Astronomical Observatory of Japan
Но, после тщательного анализа 190 последовательных изображений галактики Андромеды, сделанных за семь часов в течение одной ясной ночи, команда смогла выявить лишь одного кандидата в первичную черную дыру. Исходя из этого, исследователи считают, что вклад таких объектов в невидимую массу Вселенной не более 0,1 процента, поэтому вряд ли теория Стивена Хокинга верна.
