Een van de beroemdste theorieën van Stephen Hawking over donkere materie is opgeschud na de publicatie van de resultaten van een Japans team van astrofysici onder leiding van Masahiro Takada van het Physics and Mathematics Institute of the Universe in Kavli, meldt WordsSideKick.com. De beroemde natuurkundige die vorig jaar deze wereld verliet, geloofde dat deze mysterieuze en onzichtbare substantie bestaat uit oerzwarte gaten die onmiddellijk na de oerknal verschenen. Japanse wetenschappers die de Subaru-telescoop gebruikten, voerden een experiment uit waarvan de resultaten, hoewel ze de theorie van Hawking niet volledig weerleggen, maar toegeven dat deze zwarte gaten heel klein moeten zijn om de aard van donkere materie te verklaren.
Donkere materie is de term die natuurkundigen hebben gegeven voor een mysterieuze substantie die, naar hun mening, een interessant feit zou kunnen verklaren: alles in het universum beweegt en roteert alsof het meer massa bevat dan we kunnen detecteren. Verschillende wetenschappers probeerden op verschillende tijdstippen de eigenschappen van zogenaamde donkere materie toe te schrijven aan verschillende objecten. In de jaren zeventig suggereerden Stephen Hawking en collega's dat de oerknal een groot aantal relatief kleine zwarte gaten zou kunnen creëren - elk ter grootte van een proton. Deze kleine hemellichamen zijn moeilijk te zien, maar ze zullen sterke zwaartekrachteffecten uitoefenen op andere objecten - twee bekende eigenschappen van donkere materie.
Tot nu toe kon deze theorie alleen worden getest op oerzwarte gaten, waarvan de massa groter is dan de maan. Maar met de ontwikkeling van technologie hebben wetenschappers steeds duidelijkere beelden van de ruimte kunnen krijgen. Voor hun nieuwe studie gebruikte een groep Japanse astronomen de Hyper Suprime-Cam (HSC) -camera die op de Subaru-telescoop op Hawaï was gemonteerd. Met zijn hulp namen ze foto's van heel Andromeda, de dichtstbijzijnde melkweg bij ons, in een poging deze kleine objecten te vinden. Het resultaat van hun werk werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Zwarte gaten zenden geen licht uit, maar superzware zwarte gaten zoals die in het centrum van sterrenstelsel M87, die wetenschappers onlangs hebben gefotografeerd, worden omgeven door heldere accretieschijven van hete materie. Maar aangezien oergaten miljarden keer kleiner zijn en geen zichtbare lichtgevende materie om zich heen hebben, kunnen ze alleen worden gevonden door de krachtige zwaartekrachtvelden te observeren die ze creëren en die de straling van naburige objecten verstoren. Dit fenomeen wordt microlensing genoemd.
Telescopen zijn in staat om de microlenzen van zwarte gaten te detecteren door continu de sterren te onderzoeken. Wanneer de zwarte geschenken voor het observatiepunt en de ster passeren, vervormt het het licht van de ster, waardoor het gaat "flitsen". Hoe kleiner het zwarte gat, hoe sneller deze uitbraak plaatsvindt.
De oergaten waar het Japanse team naar op zoek was, hebben echter maar een fractie van deze massa - deze is ongeveer gelijk aan de massa van onze maan. Dit betekent dat de waargenomen uitbraken veel korter zouden moeten zijn.
Promotie video:
Takada noemt de HSC-camera uniek, omdat wetenschappers daarmee alle sterren van het Andromeda-sterrenstelsel tegelijk konden vastleggen met een minimale belichtingstijd van ongeveer 2 minuten. In totaal konden astronomen in 7 uur op een heldere nacht ongeveer 200 foto's van Andromeda maken. Ze vonden uiteindelijk maar één vermeende microlensing-gebeurtenis. Als primordiale zwarte gaten verantwoordelijk zijn voor een aanzienlijk deel van de donkere materie, zei Takada dat ze ongeveer 1.000 microlensingsignalen hadden moeten zien.
Betekent dit dat de theorie van Hawking volledig is weerlegd? Takada en Bird hebben geen haast om conclusies te trekken. Volgens hen kunnen de verkregen resultaten het bestaan van oerzwarte gaten nog steeds niet volledig uitsluiten, aangezien, vanwege hun geringe massa, de flitsen van hun signalen te kort zouden zijn om ze op te nemen. Volgens onderzoekers is het nodig om nieuwe tools te ontwikkelen waarmee ze ontdekt kunnen worden.
Tegelijkertijd merken wetenschappers op dat de detectie van zelfs maar één dergelijk signaal cruciaal kan zijn voor toekomstig onderzoek, dat een revolutie teweeg zal brengen in enkele van Hawking's theorieën.
Nikolay Khizhnyak
