Subaru-teleskopet hjælper med at fastslå, at mørkt stof ikke består af bittesmå primordiale sorte huller

Et internationalt team af forskere har sat en teori, der er spekuleret af den afdøde Stephen Hawking, på sin mest strenge test til dato, og deres resultater baseret på observationerne ved hjælp af Subaru-teleskopet har udelukket muligheden for, at primordiale sorte huller mindre end en tiendedel millimeter udgør det meste af mørkt stof.

Forskere ved, at 27 procent af stoffet i universet består af mørkt stof. Dens gravitationskraft forhindrer stjerner i vores Mælkevej i at flyve fra hinanden. Imidlertid, forsøg på at opdage sådanne mørkt stofpartikler ved hjælp af underjordiske eksperimenter, eller acceleratoreksperimenter inklusive verdens største accelerator, den store Hadron Collider, har fejlet indtil videre.

Dette har fået videnskabsmænd til at overveje Hawkings teori fra 1974 om eksistensen af ​​primordiale sorte huller, født kort efter Big Bang, og hans spekulation om, at de kunne udgøre en stor brøkdel af de undvigende mørkt stof, videnskabsmænd forsøger at opdage i dag.

Et internationalt forskerteam, ledet af Kavli Institut for Universets Fysik og Matematik Principal Investigator Masahiro Takada, Ph.d.-studerende Hiroko Niikura, Professor Naoki Yasuda, og herunder forskere fra Japan, Indien og USA, har brugt gravitationslinseeffekten til at lede efter primordiale sorte huller mellem Jorden og Andromeda-galaksen. Gravitationslinser, en effekt først foreslået af Albert Einstein, manifesterer sig som bøjning af lysstråler, der kommer fra et fjernt objekt såsom en stjerne på grund af gravitationseffekten af ​​et mellemliggende massivt objekt såsom et oprindeligt sort hul. I ekstreme tilfælde, sådan lysbøjning får baggrundsstjernen til at se meget lysere ud, end den oprindeligt er.

Imidlertid, gravitationelle linseeffekter er meget sjældne begivenheder, fordi det kræver en stjerne i Andromeda-galaksen, et oprindeligt sort hul, der fungerer som gravitationslinsen, og en observatør på Jorden for at være nøjagtigt på linje med hinanden. Så for at maksimere chancerne for at fange en begivenhed, forskerne brugte Hyper Suprime-Cam på Subaru-teleskopet, som kan fange hele billedet af Andromeda-galaksen i ét skud. Under hensyntagen til, hvor hurtigt de oprindelige sorte huller forventes at bevæge sig i det interstellare rum, holdet tog flere billeder for at kunne fange flimren af ​​en stjerne, mens den lysner i en periode på et par minutter til timer på grund af gravitationslinser.

Fra 190 på hinanden følgende billeder af Andromeda-galaksen taget over syv timer i løbet af en klar nat, holdet gennemsøgte dataene for potentielle gravitationslinsehændelser. Hvis mørkt stof består af primordiale sorte huller med en given masse, i dette tilfælde masser lettere end månen, forskerne forventede at finde omkring 1000 begivenheder. Men efter grundige analyser, de kunne kun identificere ét tilfælde. Holdets resultater viste, at oprindelige sorte huller ikke kan bidrage med mere end 0,1 procent af al mørkt stofmasse. Derfor, det er usandsynligt, at teorien er sand./p>

Forskerne planlægger nu at videreudvikle deres analyse af Andromeda-galaksen. En ny teori, de vil undersøge, er at finde ud af, om binære sorte huller opdaget af gravitationsbølgedetektoren LIGO faktisk er primordiale sorte huller.

Disse resultater blev offentliggjort den 1. april, 2019 i Natur astronomi .