Возможно, Хокинг ошибся, выдвигая одну из теорий о чёрных дырах

После смерти Стивена Хокинга учёные продолжают его дело, пытаясь доказывать или опровергать теории известного астрофизика. В этот раз исследователи выяснили, что одна из известных теорий о тёмной материи, предсказывающая, что эта невидимая субстанция состоит из первичных чёрных дыр, вероятно, неверна.

В начале апреля текущего года астрофизики показали первое в истории человечества изображение чёрной дыры. Для этого им понадобились телескопы Event Horizon. На одном из этих телескопов, установленном на Гавайях и имеющим название Subaru, установлена цифровая камера Hyper Suprime-Cam (HSC).

Именно HSC является примером передовой технологии визуализации, позволяющим получить изображение ближайшей к нам галактики Андромеды. Эта камера использовалась Масахиро Такадой и его командой из японского Физико-математического института в Кавли для поиска первичных чёрных дыр.

Первичные чёрные дыры в миллиарды раз меньше, чем сверхмассивные (например, чёрная дыра, находящаяся в сердце галактики Мессье 87) и имеют массу, сопоставимую с массой Луны. Более того, первичные чёрные дыры не имеют видимой светящейся материи. Поэтому поиск таких дыр является поиском мест, где их мощные гравитационные поля искажают свет от других звезд и галактик — это называется микролинзированием.

Обычная чёрная дыра, проходя перед звездой, искажает её свет, заставляя её временами вспыхивать, и чем меньше чёрная дыра, тем быстрее проходит вспышка. Временной масштаб вспышки может составлять несколько лет или год. В случае с первичными чёрными дырами, из-за своей ничтожно малой массы вспышки звёзд от подобного микролинзирования не настолько продолжительные.

Масахиро Такада уверен, что если первичные чёрные дыры составляют значительную долю тёмной материи, они должны были увидеть на снимках около 1000 сигналов микролинзирования, так как камера HSC позволяет им делать снимки всех звёзд в галактике Андромеды сразу, с достаточно быстрыми для астрономов интервалами экспозиции (2 минуты каждый). За 7 часов ясной ночи исследователям удалось найти только один случай того самого микролинзирования:

Микролинзирование является золотым стандартом для обнаружения чёрных дыр или доказательств их отсутствия в определённой точке пространства. Эта работа исключает первичные чёрные дыры как родоначальников тёмной материи в диапазоне масс, где предыдущие измерения не были столь точными и всеобъемлющими. Это очень хороший результат, — заявил Симеон Берд, физик, изучающий черные дыры в Университете Калифорнии.

Это значит, что выдвинутая Стивеном Хокингом в 70-х теория о том, что Большой взрыв, вероятно, создал огромное количество относительно маленьких чёрных дыр, каждая из которых размером с протон, — может быть неверной. Учёные подчёркивают, что обнаруженный один случай микролинзирования первичных чёрных дыр, масса которых сравнима с Луной, возможно, может послужить фактом позитивной революционной проверкой одной из работ Хокинга:

Однако проблема лишь в том, что один положительный результат не выглядит настолько убедительно. Нам нужно больше наблюдений, чтобы подтвердить это. Если найденный объект действительно является первичной чёрной дырой, мы должны продолжать находить то же самое, — заключил Такада.