En statistisk analys av 740 supernovaexplosioner visade att svarta hål inte står för mer än 40 procent av volymen mörk materia i universum, vilket i sin tur driver en ny spik i kistan av teorin om massiva astrofysiska kompakta haloobjekt. Enligt denna teori kan ursprungliga svarta hål vara källan till mörk materia. Observation av två amerikanska forskare från University of California i Berkeley tvivlar på denna teori.
I februari 2016 tillkännagav forskare vid Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) en ny era inom astronomi. Forskare har för första gången upptäckt förutsagda gravitationsvågor skapade av ett par kolliderande svarta hål. Bortsett från den fantastiska naturen i själva upptäckten, har upptäckten av gravitationella vågor återupplivat den gamla teorin att mörk materia är ett derivat av massiva astrofysiska kompakta haloobjekt (MACHO), ultratäta föremål som inte avger ljus.
Enligt moderna antaganden kan mörk materia utgöra upp till 85 procent av volymen av all materia i universum, men fysiker har ännu inte upptäckt denna fråga, så de vet inte vad det är. Ämnet om existensen av mörk materia lockade aktiv diskussion kring sig själv efter att den amerikanska astronomen Vera Rubin på 70-talet studerade galaxernas rotationskurvor, avslöjade avvikelser mellan galaxernas förutsagda cirkelrörelse och den observerade rörelsen (stjärnor vid galaxernas kant bör rotera långsammare än de som är närmare till det galaktiska centrumet, men observation visade att de yttre och inre stjärnornas rotationshastighet faktiskt var densamma). Detta faktum, känt som "galaxrotationsproblemet", har blivit en av de viktigaste bevisen för existensen av mörk materia. Men frågan omvilken mörk materia som fortfarande finns kvar och förblir öppen.
Under de kommande decennierna har många kandidater föreslagits för rollen som mörk materia. Idag är de mest populära partiklar som axioner eller svagt interagerande partiklar. Emellertid betraktades föremål (särskilt svarta hål) som föreslagits flera decennier tidigare av MACHO-teorin som huvudkällan till mörk materia. Enligt denna teori består mörk materia faktiskt av baryoniska partiklar (partiklar av vanlig materia som kan ses) som rör sig i det interstellära rummet, utan att vara associerade med något planetsystem och praktiskt taget (eller helt) inte avger någon energi. Enligt teorin kan MACHO representera neutronstjärnor, bruna dvärgar, föräldralösa planeter och ursprungliga svarta hål som uppstod strax efter Big Bang.
På 90-talet gick teorin om MACHO-objekt ur mode. Forskare har fokuserat sin sökning efter källan till mörk materia i partiklar, men den senaste upptäckten av LIGO har återintresserat intresset för svarta hål som en möjlig förklaring till osynlig mörk materia.
Eftersom MACHO-objekt, enligt teorin, inte avger någon energi, för observatören kommer dessa objekt att vara "mörka", det vill säga osynliga. Baserat på detta förväntade forskarna att upptäcka dem med hjälp av gravitationsmikrolinsering. Detta är fenomenet med krökning av ljusvågor hos det observerade objektet i förhållande till observatören på grund av det mycket kraftfulla gravitationsfältet med mycket täta och massiva föremål som ligger mellan det observerade objektet och observatören. Denna effekt kan öka ljusstyrkan hos stjärnor väldigt långt från oss och låta oss se de föremål som inte kan ses med vanliga traditionella observationsmetoder. Gravitationslinsernas roll kan till exempel spelas av galaxer, galaktiska kluster och även svarta hål.
Fysikerna Miguel Tsumalakraregi och Urosh Selyak från University of California, Berkeley har genomfört sofistikerade dataanalyser av 740 supernovaexplosioner - extremt ljusa explosioner av stjärnor - för att spåra bidraget från ursvarta hål till krökning och förstärkning av supernovaljus. Supernovaexplosioner används ofta av astronomer för att mäta avstånd i universum, eftersom dessa objekt har otrolig ljusstyrka som minskar mycket långsamt, vilket möjliggör beräkningar. Forskningen publiceras i tidskriften Physical Review Letters.
Forskare antog att en avvikelse i ljusstyrka på flera tiondelar av procent, vilket indikerar effekten av mikrolinsering på svarta hål och förklaras av massan av osynlig mörk materia, skulle hittas i minst 8 av de 740 observerade supernovorna. Men forskare har aldrig hittat en enda avvikelse som indikerar mikrolinsering på ett svart hål.
Kampanjvideo:
Resultaten av studien utesluter inte svarta hål som källor till mörk materia, utan begränsar deras bidrag till dess volym avsevärt i universum. Det uppskattas att även om svarta hål bidrar till de fenomen som är förknippade med mörk materia, så är det inte mer än 40 procent. Enligt författarna har de redan och har ännu inte publicerat resultaten av en mer fullständig analys, som omfattade mer än 1000 supernovor och tvingar dem att ytterligare sänka denna siffra - till maximalt 23 procent.
”Vi återvänder till de vanliga diskussionerna igen. Vad är mörk materia? Det ser ut som om vi inte har några bra alternativ. Detta är en utmaning för de kommande generationerna, säger professor Urog Selyak.
