A 740 szupernóva-robbanás statisztikai elemzése azt mutatta, hogy a fekete lyukak az Univerzumban a sötét anyag térfogatának legfeljebb 40 százalékát tehetik ki, ami viszont egy újabb szöget hajt a masszív asztrofizikai kompakt halo tárgyak elméletének koporsójába. Ezen elmélet szerint az ősfekete lyukak lehetnek a sötét anyag forrása. Két amerikai tudós megfigyelése a Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen kétségbe vonja ezt az elméletet.
2016 februárjában a Lézer Interferometrikus Gravitációs Hullám Obszervatórium (LIGO) tudósai új korszakot jelentettek be a csillagászatban. A kutatók először fedezték fel a gravitációs hullámokat, amelyeket egy ütköző fekete lyuk párosa hozott létre. Magának a felfedezésnek a csodálatos természetén kívül a gravitációs hullámok felfedezése újjáélesztette azt a régi elméletet, miszerint a sötét anyag egy masszív asztrofizikai kompakt halo objektum (MACHO) származéka, ultraszűrű tárgy, amely nem bocsát ki fényt.
A modern feltételezések szerint a sötét anyag az univerzum összes anyagának térfogatának akár 85% -át is kitöltheti, de a fizikusok még nem fedezték fel ezt az anyagot, ezért nem tudják, mi ez. A sötét anyag létezésének témája aktív vitát váltott ki maga körül, miután a 70-es években Vera Rubin amerikai csillagász a galaxisok forgási görbéit tanulmányozva ellentmondásokat tárt fel a galaxisok előre jelzett körmozgása és a megfigyelt mozgás között (a galaxisok szélén lévő csillagoknak lassabban kell forogniuk, mint azoknak, amelyek közelebb vannak a galaktikus középpontba, de a megfigyelések azt mutatták, hogy a külső és belső csillagok forgási sebessége valójában azonos volt). Ez a "galaxis forgási problémája" néven ismert tény a sötét anyag létezésének egyik legfőbb bizonyítékává vált. Azonban az a kérdés, hogymilyen sötét anyag még megmaradt és nyitva marad.
Az elkövetkező néhány évtizedben számos jelöltet javasoltak a sötét anyag szerepére. Ma a legnépszerűbbek az olyan részecskék, mint az axiónák vagy a gyengén kölcsönhatásban lévő részecskék. Azonban a MACHO-elmélet által több évtizeddel korábban javasolt tárgyakat (különösen a fekete lyukakat) a sötét anyag fő forrásának tekintették. Ezen elmélet szerint a sötét anyag valójában baronyos részecskékből áll (a hétköznapi anyag látható részecskéiből), amelyek a csillagközi térben mozognak, nem kapcsolódnak egyetlen bolygó rendszerhez sem, és gyakorlatilag (vagy teljesen) nem bocsátanak ki energiát. Az elmélet szerint a MACHO olyan neutroncsillagokat, barna törpéket, árva bolygókat és ősfekete lyukakat képviselhet, amelyek nem sokkal az Ősrobbanás után jelentek meg.
A 90-es években a MACHO objektumok elmélete kiment a divatból. A tudósok a részecskékben lévő sötét anyag forrásának kutatására összpontosítottak, de a LIGO nemrégiben történt felfedezése felkeltette az érdeklődést a fekete lyukak iránt, mint a láthatatlan sötét anyag lehetséges magyarázata.
Mivel a MACHO objektumok az elmélet szerint nem bocsátanak ki energiát, a megfigyelő számára ezek a tárgyak "sötétek", azaz láthatatlanok lesznek. Ennek alapján a kutatók arra számítottak, hogy a gravitációs mikrolenzáció hatásával észlelik őket. Ez a megfigyelt tárgy fényhullámainak görbülete a megfigyelőhöz viszonyítva, a megfigyelt tárgy és a megfigyelő között elhelyezkedő, nagyon sűrű és masszív tárgyak nagyon erős gravitációs terének köszönhetően. Ez a hatás jelentősen megnövelheti a tőlünk nagyon távol eső csillagok fényerejét, és lehetővé teheti számunkra, hogy megnézzük azokat a tárgyakat, amelyek a hagyományos megfigyelési módszerekkel nem láthatók. A gravitációs lencsék szerepét például galaxisok, galaktikus halmazok és fekete lyukak játszhatják el.
Miguel Tsumalakraregi és Urosh Selyak, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem fizikusai kifinomult adatelemzéseket végeztek 740 szupernóva-robbanásból - a csillagok rendkívül fényes robbanásaiból -, hogy felkutassák az ős fekete lyukak hozzájárulását a szupernóva fény görbületéhez és erősítéséhez. A szupernóva-robbanásokat a csillagászok gyakran használják az univerzum távolságainak mérésére, mert ezeknek az objektumoknak hihetetlen fényerejük van, ami nagyon lassan csökken, lehetővé téve a számításokat. A kutatás a Physical Review Letters folyóiratban jelent meg.
A tudósok azt feltételezték, hogy a 740 megfigyelt szupernóva közül legalább 8-ban több tizedszázalékos fényeltérés jelenik meg, amely a mikrolencse fekete lyukakra gyakorolt hatását jelzi és a láthatatlan sötét anyag tömegével magyarázható. A tudósok azonban nem találtak egyetlen eltérést, amely a fekete lyuk mikrolencséjét jelezné.
Promóciós videó:
A tanulmány megállapításai nem zárják ki a fekete lyukakat, mint a sötét anyag forrásait, de jelentősen korlátozzák azok hozzájárulását az univerzumon belüli térfogatához. Becslések szerint még ha a fekete lyukak is hozzájárulnak a sötét anyaggal összefüggő jelenségekhez, akkor ez nem több, mint 40 százalék. A szerzők szerint már rendelkeznek és még nem tették közzé egy teljesebb elemzés eredményét, amely több mint 1000 szupernóvát fedett le, és arra kényszeríti őket, hogy tovább csökkentsék ezt az értéket - maximum 23 százalékra.
„Ismét visszatérünk a normális megbeszélésekhez. Mi a sötét anyag? Úgy tűnik, hogy nincsenek jó lehetőségeink. Ez kihívást jelent a következő generációk számára”- mondja Urog Selyak professzor.