onderzoek

Een studie door Japanse wetenschappers schudde de dark matter-theorie van Stephen Hawking.

Een van de beroemdste theorieën van Stephen Hawking overdonkere materie sterk geschokt na de publicatie van de resultaten van het Japanse team van astrofysici, onder leiding van Masahiro Takada van het Physics and Mathematics Institute of the Universe in Kavli, meldt Live Science. Een beroemde fysicus die vorig jaar deze wereld verliet, geloofde dat deze mysterieuze en onzichtbare substantie bestaat uit primaire zwarte gaten die onmiddellijk na de Big Bang verschenen. Japanse wetenschappers die de Subaru-telescoop gebruikten voerden een experiment uit, waarvan de resultaten, hoewel ze de Hawking-theorie niet volledig weerleggen, toegeven dat deze zwarte gaten heel klein moeten zijn om de aard van donkere materie te verklaren.

Donkere materie is een term waarmee natuurkundigenze noemden deze mysterieuze substantie, die naar hun mening een interessant feit kon verklaren: in het Universum beweegt alles en draait het alsof er meer massa in zit dan we kunnen waarnemen. Verschillende wetenschappers probeerden op verschillende momenten de eigenschappen van de zogenaamde donkere materie toe te schrijven aan verschillende objecten. In de jaren 1970 suggereerden Stephen Hawking en zijn collega's dat de oerknal een groot aantal relatief kleine zwarte gaten kon creëren - elk ter grootte van een proton. Deze kleine hemellichamen zijn moeilijk te zien, maar ze hebben een sterk zwaartekrachteffect op andere objecten - twee bekende eigenschappen van donkere materie.

Tot nu toe kon deze theorie alleen worden geverifieerdop de primaire zwarte gaten, waarvan de massa groter is dan de maan. Maar met de ontwikkeling van technologie konden wetenschappers steeds duidelijkere beelden van de ruimte krijgen. Voor hun nieuwe onderzoek maakte een groep Japanse astronomen gebruik van de Hyper Suprime-Cam (HSC) -camera die op een Subaru-telescoop op Hawaï was gemonteerd. Met haar hulp hebben ze foto's gemaakt van de hele Andromeda, de dichtstbijzijnde melkweg, om deze kleine voorwerpen te vinden. Het resultaat van hun werk werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

Zwarte gaten geven echter geen licht afsuperzware zwarte gaten, zoals die in het centrum van het sterrenstelsel M87, waar wetenschappers onlangs een foto van hebben gekregen, zijn omgeven door heldere aanwasschijven van hete materie. Maar omdat de primaire gaten miljarden malen kleiner zijn en geen zichtbare lichtgevende materie om hen heen hebben, kunnen ze alleen worden gevonden door het observeren van de krachtige zwaartekrachtvelden die door hen zijn gecreëerd, waardoor vervorming van de straling van naburige objecten wordt veroorzaakt. Dit fenomeen wordt microlensing genoemd.

Telescopen kunnen zwarte microlenzen detecterengaten met de hulp van lange vallende sterren. Wanneer een zwarte gift voor het observatiepunt en de ster passeert, vervormt het het licht van de ster, waardoor het "flitst". Hoe kleiner het zwarte gat, hoe sneller deze flits optreedt.

"Als het object dat de microlens maakt, heeftzeggen, één solaire massa, dan zal de tijdschaal (de duur van de uitbraak) van enkele maanden tot een jaar zijn ", legt Masahiro Takada van het Natuur- en Wiskunde Instituut van het Universum in Kavli uit.

De primaire gaten waar het Japanse team naar op zoek was, bevatten echter slechts een fractie van deze massa - het is ongeveer gelijk aan de massa van onze Maan. Dit betekent dat de waargenomen flitsen veel korter moeten zijn.

Takada noemt de HSC-camera uniek omdatmet behulp hiervan konden wetenschappers meteen beelden van alle sterren van het Andromed-stelsel verkrijgen met een minimale sluitertijd van ongeveer 2 minuten. In totaal konden astronomen ongeveer 200 foto's van Andromeda krijgen gedurende 7 uur van een heldere nacht. Als gevolg hiervan vonden ze slechts één vermoedelijk microlensingsgebeurtenis. Volgens Takada, als de primaire zwarte gaten verantwoordelijk zijn voor een groot deel van de donkere materie, dan zouden ze ongeveer 1000 microlensingsignalen moeten hebben gezien.

"Microlensing is de gouden standaardtechnologie om zwarte gaten te zoeken, "zegt natuurkundige Simeon Bird van de Universiteit van Californië, die zwarte gaten bestudeert, maar niet deelnam aan de nieuwste studie.

"Het werk van Japanse wetenschappers stelt ons in staat primaire zwarte gaten uit te sluiten als de belangrijkste bron van donkere materie."

Betekent dit dat Hawking's theorie wasvolledig weerlegd? Takada en Byrd haasten zich niet om definitieve conclusies te trekken. Volgens hen kunnen de verkregen resultaten het bestaan ​​van primaire zwarte gaten nog niet volledig uitsluiten, omdat, vanwege hun kleine massa, de flitsen van hun signalen te kort zouden zijn om ze te vangen. Volgens onderzoekers is het noodzakelijk om nieuwe tools te ontwikkelen waarmee ze kunnen worden gedetecteerd.

Tegelijkertijd merken wetenschappers op dat de ontdekking van zelfs een dergelijk signaal cruciaal kan zijn voor vervolgonderzoek, wat een revolutionaire test zal zijn van sommige Hawking-theorieën.

"Slechts één waarneming kan dat nietom ons ergens van te overtuigen. Het is noodzakelijk om extra te doen. Als dit signaal inderdaad het signaal was van het primaire zwarte gat, moeten we doorgaan met zoeken naar zijn familieleden ", besluit Takada.

Abonneer je op ons nieuwskanaal in Yandek.Den. Er zijn dagelijkse materialen gepubliceerd die niet op de hoofdsite vallen.