Плохая новость для теории темной материи: физики сделали новое открытие в Млечном Пути

Авторы исследования, представленного в журнале Nature, обнаружили, что необычно массивные черные дыры, похоже, отсутствуют во внешнем гало Млечного Пути. Это открытие становится плохой новостью для теории темной материи, которая предполагает, что это невидимое вещество состоит из первичных черных дыр, созданных в первые секунды после Большого взрыва, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Несмотря на то, что темная материя невидима, ведь не взаимодействует со светом, астрофизики считают, что она составляет примерно 86% всей материи во Вселенной. О том, что темная материя существует, ученые знают благодаря ее гравитационному влиянию на обычную материю. Но до сих пор непонятно из чего она состоит.

Новое исследование не только ставит под сомнение теорию, что темная материя состоит из первичных черных дыр, но и усугубляет загадку, почему черные дыры звездной массы, обнаруженные во внешнем гало Млечного Пути, кажутся более массивными, чем те, что находятся в пределах нашей галактики.

Первичные черные дыры

Ранее ученые обнаружили благодаря гравитационным волнам популяцию необычно массивных черных дыр звездной массы. Считалось, что в нашей галактике такие черные дыры, рожденные в результате смерти звезд, имеют массу от 5 до 20 масс Солнца. Но оказалось, что существуют черные дыры звездной массы, который имеют в массу в 20-100 раз большую, чем у Солнца. Почему существует такая разница – это одна из самых больших загадок.

Одно из объяснений существеннее таких больших черных дыр состоит в том, что они являются первичными черными дырами и были созданы в результате сжатия под влиянием гравитации комков первичного газа вскоре после Большого взрыва. Но до сих пор никто не видел первичные черные дыры, хотя считается, что они существуют. И некоторые астрофизики предположили, что именно они составляют темную материю.

По оценкам, темная материя составляет от 90% до 95% массы Млечного Пути. Это означает, что если темная материя состоит из первичных черных дыр, наша галактика должна содержать много таких объектов.

Как увидеть черную дыру?

Черные дыры можно увидеть благодаря их гравитационному влиянию на окружающий космос. Поэтому авторы исследования для поиска первичных черных дыр в Млечном Пути решили использовать метод гравитационного линзирования.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, все объекты с массой искривляют ткань пространства-времени. А гравитация является результатом этого искривления. Чем больше масса объекта, тем большее искривление он создает и имеет большую гравитацию. Также массивные объекты искривляют и усиливают свет, который исходит от более далеких объектов и действуют в качестве гравитационной линзы. Не очень сильный пример гравитационного линзирования называется микролинзированием.

Поэтому, если первичная черная дыра в Млечном Пути пройдет между Землей и звездой, которая находится дальше, то можно увидеть эффекты микролинзирования на этой звезде в течение короткого периода времени.Чем большую массу имеет объект-линза, тем дольше происходит микролинзирование.

Истина где-то там

По словам ученых, если бы вся темная материя Млечного Пути состояла из черных дыр массой в 10 масс Солнца, то удалось бы обнаружить 258 событий микролинзирования. Если бы они имели массу в 100 раз большую, чем у Солнца, то обнаружить удалось бы 99 событий микролинзирования. А для черных дыр с массой 1000 Солнц — 27 событий микролинзирования.

Но физики обнаружили всего 12 событий микролинзирования. Дальнейший анализ показал, что все эти события можно объяснить известными звездами Млечного Пути. Также авторы обнаружили, что черные дыры с массой 10 Солнц могут составлять не более 1,2% темной материи, черные дыры с массой 100 Солнц — не более 3% темной материи, а черные дыры с массой 1000 Солнц — только 11 % темной материи. То есть массивные черные дыры могут составлять максимум несколько процентов темной материи.

Ученые пришли к выводу, что первичные черные дыры не могут составлять значительную часть темной материи. Поэтому нужно снова объяснить наблюдение чрезмерно массивных черных дыр звездной массы во внешней части Млечного Пути. А природа темной матери снова остается также необъяснимой.

Фокус уже писал, что черные дыры ведут себя удивительным образом в расширяющейся Вселенной, как выяснили ученые. Авторы исследования считают, что единственной энергией на горизонте событий черной дыры является темная энергия. При этом сами черные дыры являются проходом в другую Вселенную.