Астрономия

Крошечные черные дыры не так многочисленны в галактике Андромеда, как предполагали

David A. Aguilar/CfA

Международная группа ученых зарегистрировала за семь часов наблюдения только одну первичную черную дыру в галактике Андромеда. Результаты опровергают теорию Стивена Хокинга для первичных черных дыр в диапазоне масс от 10-11 до 10-6 солнечных. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Все началось в середине 30-х годов XX века, когда швейцарский астроном Фрид Цвикки рассчитал скорости движения галактик вокруг общего центра в скоплении Волосы Вероники. Измеренные величины превысили все ожидания, что послужило первым намеком на «невидимость» части массы Вселенной. В 70-е годы американская исследовательница Вера Рубин обнаружила, что при движении от центра многих галактик к периферии скорость вращения объектов остается почти постоянной. Во избежание противоречия всемирному закону тяготения был сделан вывод, что плотность вещества на окраинах галактик поддерживает нечто незримое. Недоступную взору материю назвали «темной».

85% вещества во Вселенной представлено темной материей, гравитация которой не позволяет небесным телам Млечного пути разлететься в разные стороны. Черные дыры формируются на месте сверхновых, первичные же черные дыры были рождены сразу после того, как отгремел Большой Взрыв. Размером не более 1/10 миллиметра и весом с астероид (в диапазоне от 1014 кг до 1023 кг), первичные черные дыры могут составлять большую часть темной материи Вселенной.

В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что первичные черные дыры, несмотря на непрекращаемое гипотетическое «испарение», могут составлять бо́льшую фракцию темной материи во вселенной.

Для проверки теории легендарного физика-теоретика исследовательская группа применила метод гравитационного линзирования, в основе которого лежит теория относительности Энштейна. Любая масса преломляет пространство подобно линзе. Электромагнитные волны, испускаемые звездой, проходя через искаженное черной дырой пространство, отклоняются от первоначальной траектории, а ученые, поймав «искаженные» лучи, подсчитывают массу «линзы» и распределение вещества в ней.

Однако для того, чтобы эффект сработал, требуется, чтобы все действующие лица — звезда галактики Андромеда, крохотная черная дыра и исследователь с Земли — выстроились в один ряд. Чтобы наблюдать столь исключительное событие, ученые использовали 900-мегапиксельную цифровую камеру Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru с диаметром главного зеркала в 8,2 метра, который расположен на Гавайях и может захватить изображение всей галактики Андромеды за один раз. Принимая во внимание скорость движения гипотетическтх первичных черных дыр в межзвездном пространстве, команда сделала 190 снимков галактики в течение одной звездной ночи. Исследователи ожидали найти около 1000 искомых объектов, но после тщательного анализа смогли идентифицировать только один. Результаты команды показали, что черные дыры диапазона масс, доступных регистрированию телескопа Subaru (от 10-11 до 10-6 солнечных), могут вносить не более 0,1% ко всей массе темной материи.

Тем не менее, эксперимент не может ничего сказать о доживших до сих пор первичных черных дырах меньших масс. Вероятно, они могут составлять значительную массу во Вселенной.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.