O analiză statistică a 740 de explozii de supernova a arătat că găurile negre pot reprezenta nu mai mult de 40% din volumul de materie întunecată din Univers, ceea ce, la rândul său, introduce un alt cui în sicriul teoriei obiectelor halo compacte astrofizice masive. Conform acestei teorii, găurile negre primordiale pot fi sursa materiei întunecate. Observația a doi oameni de știință americani de la Universitatea din California la Berkeley pune la îndoială această teorie.
În februarie 2016, oamenii de știință de la Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) au anunțat o nouă eră în astronomie. Cercetătorii au descoperit pentru prima dată unde prezise unde gravitaționale create de o pereche de găuri negre care se ciocnesc. În afară de natura uimitoare a descoperirii în sine, descoperirea undelor gravitaționale a reînviat vechea teorie conform căreia materia întunecată este un derivat al obiectelor masive astrofizice compacte de halo (MACHOs), obiecte ultra-dense care nu emit lumină.
Conform ipotezelor moderne, materia întunecată poate reprezenta până la 85 la sută din volumul întregii materii din Univers, dar fizicienii nu au descoperit încă această materie, deci nu știu ce este. Subiectul existenței materiei întunecate a atras discuții active în jurul său, după astronomul american Vera Rubin din anii 70, studiind curbele de rotație ale galaxiilor, a dezvăluit discrepanțe între mișcarea circulară prevăzută a galaxiilor și mișcarea observată (stelele de la marginea galaxiilor ar trebui să se rotească mai lent decât cele care sunt mai apropiate la centrul galactic, dar observația a arătat că viteza de rotație a stelelor exterioare și interioare era de fapt aceeași). Acest fapt, cunoscut sub numele de „problema rotației galaxiei”, a devenit una dintre principalele dovezi ale existenței materiei întunecate. Cu toate acestea, întrebarea dacăce materie întunecată rămâne și rămâne deschisă.
În următoarele câteva decenii, mulți candidați au fost propuși pentru rolul materiei întunecate. Astăzi, cele mai populare sunt particulele cum ar fi axiile sau particulele slab interacționante. Cu toate acestea, obiectele (în special găurile negre) propuse cu câteva decenii mai devreme de teoria MACHO au fost considerate ca sursa principală a materiei întunecate. Conform acestei teorii, materia întunecată este de fapt formată din particule baryonice (particule de materie obișnuită care pot fi văzute) care se mișcă în spațiul interstelar, nefiind asociate cu niciun sistem planetar și practic (sau complet) care nu emit nicio energie. Conform teoriei, MACHO poate reprezenta stele de neutroni, pitici bruni, planete orfane și găuri negre primordiale care au apărut la scurt timp după Big Bang.
În anii 90, teoria obiectelor MACHO a trecut din modă. Oamenii de știință și-au concentrat căutarea sursei de materie întunecată în particule, dar descoperirea recentă a LIGO a reaprins interesul pentru găurile negre ca posibilă explicație a materiei întunecate invizibile.
Deoarece obiectele MACHO, conform teoriei, nu emit nicio energie, pentru observator aceste obiecte vor fi „întunecate”, adică invizibile. Pe baza acestui fapt, cercetătorii se așteptau să le detecteze folosind efectul microlensării gravitaționale. Acesta este fenomenul de curbură a undelor de lumină ale obiectului observat în raport cu observatorul datorită câmpului gravitațional foarte puternic al obiectelor foarte dense și masive situate între obiectul observat și observator. Acest efect poate crește semnificativ strălucirea stelelor foarte îndepărtate de noi și ne permite să vedem acele obiecte care nu pot fi văzute prin metode tradiționale obișnuite de observare. Rolul lentilelor gravitaționale poate fi jucat, de exemplu, de galaxii, grupuri galactice și, de asemenea, găuri negre.
Fizicienii Miguel Tsumalakraregi și Urosh Selyak de la Universitatea din California, Berkeley au efectuat analize sofisticate de date de la 740 de explozii de supernova - explozii extrem de strălucitoare ale stelelor - pentru a urmări contribuția găurilor negre primordiale la curbura și amplificarea luminii supernova. Exploziile supernova sunt adesea folosite de astronomi pentru a măsura distanțele în univers, deoarece aceste obiecte au o strălucire incredibilă, care scade foarte lent, permițând efectuarea de calcule. Cercetarea este publicată în revista Physical Review Letters.
Oamenii de știință au presupus că o abatere a luminozității de câteva zecimi la sută, indicând efectul microlensării asupra găurilor negre și explicată prin masa de materie întunecată invizibilă, se va găsi în cel puțin 8 din cele 740 de supernove observate. Cu toate acestea, oamenii de știință nu au găsit o singură abatere care să indice microlensarea pe o gaură neagră.
Video promotional:
Rezultatele studiului nu exclud găurile negre ca surse de materie întunecată, ci limitează semnificativ contribuția lor la volumul acesteia în interiorul Universului. Se estimează că, chiar dacă găurile negre contribuie la fenomenele asociate cu materia întunecată, aceasta nu depășește 40%. Potrivit autorilor, aceștia au publicat și nu au publicat încă rezultatele unei analize mai complete, care a acoperit mai mult de 1.000 de supernove și le obligă să scadă în continuare această cifră - la maximum 23 la sută.
„Ne întoarcem din nou la discuțiile obișnuite. Ce este materia întunecată? Se pare că nu mai avem opțiuni bune. Aceasta este o provocare pentru generațiile următoare”, spune profesorul Urog Selyak.
