En af Stephen Hawkings mest berømte teorier om mørk materie - at dette mystiske og usynlige stof består af urlige sorte huller - har for nylig lidt et stort slag. Denne konklusion kommer fra et massivt teleskop, der fangede et billede af en hel galakse i ét skud.
Resultaterne udelukker ikke Stephen Hawkings berømte opfattelse fuldstændigt. Men de antyder, at oprindelige sorte huller skulle være virkelig små for at forklare mørk stof.
Mystisk mysterium
Mørk stof er det navn, fysikerne har givet for at forklare et særligt mystisk fænomen: Alt i universet bevæger sig, kredser og roterer, som om der var mere masse end vi kan registrere. Forklaringer til mørkt stof spænder fra spøgelsesagtige partikler kaldet neutrino til ukendte partikler til nye fysiske love. I 1970'erne teoretiserede Stephen Hawking og hans kolleger, at Big Bang muligvis har skabt et stort antal relativt små sorte huller - hver på størrelse med en proton. Disse små, gamle sorte huller ville være vanskelige at se, men alligevel ville de udøve et stort tyngdepunkt på andre objekter - de to kendte egenskaber ved mørkt stof.
Sorte huller udsender ikke lys, selvom supermassive sorte huller, ligesom det i hjertet af galaksen Messier 87, er omkranset af lyse diske med varm stof. Primordiale sorte huller er dog milliarder gange mindre og har ingen synlige, glødende stoffer, der omgiver dem. I stedet for at søge efter små sorte huller betyder det at lede efter steder, hvor deres magtfulde tyngdefelter bøjer lys - et fænomen kaldet mikrolensering.
Teleskoper finder mikrolensering af sorte huller ved at tage mange forskellige billeder af en stjerne over tid. Et sort hul, der passerer foran den stjerne, vil forvrænge sit lys og få den til at blinke; jo mindre det sorte hul, jo hurtigere er blitz. "Hvis et mikrolyseringsobjekt har, lad os sige en solmasse," siger Takada til Live Science og henviser til solens masse, "tidsskalaen er som et par måneder eller et år." Men de oprindelige sorte huller, de ledte efter, havde kun en lille brøkdel af denne masse, omtrent månens masse. Det betyder, at deres blink ville være meget kortere. HSC er "unik", sagde Takada, idet den lod dem tage billeder af alle stjerner i Andromeda-galaksen på én gang, med en betagende hurtig (til astronomer) eksponeringsintervaller - hvert interval var kun 2 minutter langt.
Takada og hans team tog omkring 200 billeder af Andromeda-galaksen i løbet af 7 timer på en klar aften. De fandt kun en potentiel mikrolenseringsbegivenhed. Hvis primordiale sorte huller udgør en betydelig brøkdel af mørkt stof, sagde Takada, skulle de have set ca. 1.000 mikroløsningssignaler.
"Mikrolensering er guldstandarden for at opdage sorte huller eller udelukke dem," sagde Simeon Bird, en fysisk fysik i sorte huler ved University of California - Riverside, der ikke var involveret i arbejdet. "Dette værk udelukker urlige sorte huller som mørkt stof i en række masser, hvor de tidligere begrænsninger ikke var så stærke eller så robuste som denne nye. Det er et meget flot resultat."
Var dette den sidste søm i kisten? Er Hawkings teori virkelig død? Ikke det, ifølge Bird og Takada, der siger, at oprindelige sorte huller i et vist antal masser stadig ikke er blevet fuldstændigt elimineret som kandidater.
"Der er stadig nogle masser, hvor begrænsningerne er svage, omkring 20-30 solmasser," fortalte Bird til Live Science. "Disse kunne stadig være 1% til 10% af mørkt stof ... og der er stadig et vindue ved lavere masser, ligesom massen af en meget lille asteroide."
”Vores fysikere er meget begejstrede, fordi der stadig er et vindue,” sagde Takada. Dataene kan ikke udelukke de teensy små sorte huller, fordi blinkene fra disse sorte huller ville være alt for korte, "så vi er nødt til at tænke på en anden metode til at gøre det."
Der blev dog fundet en "flash" i deres undersøgelse. Selvom det var et enkelt, foreløbigt resultat, kunne det ende med at være utroligt vigtigt: Den allerførste opdagelse af et urligt sort hul, som ville være en banebrydende validering af noget af Hawkings arbejde.
"Kun en observation er ikke så overbevisende," sagde Takada. "Vi har brug for flere observationer for at bekræfte. Hvis det virkelig var, skulle vi fortsætte med at finde den samme ting", da de fortsætter med at bruge HSC til at lede efter mere mikrolensering.
