Eine der bekanntesten Theorien von Stephen Hawking über dunkle Materie wurde nach der Veröffentlichung der Ergebnisse eines japanischen Teams von Astrophysikern unter der Leitung von Masahiro Takada vom Institut für Physik und Mathematik des Universums in Kavli erschüttert. Der berühmte Physiker, der diese Welt letztes Jahr verlassen hatte, glaubte, dass diese mysteriöse und unsichtbare Substanz aus ursprünglichen schwarzen Löchern besteht, die unmittelbar nach dem Urknall auftraten. Japanische Wissenschaftler, die das Subaru-Teleskop verwendeten, führten ein Experiment durch, dessen Ergebnisse zwar Hawkings Theorie nicht vollständig widerlegen, aber zugeben, dass diese Schwarzen Löcher wirklich winzig sein müssen, um die Natur der Dunklen Materie zu erklären.
Dunkle Materie ist der Begriff, den Physiker für eine mysteriöse Substanz gegeben haben, die ihrer Meinung nach eine interessante Tatsache erklären könnte: Alles im Universum bewegt sich und dreht sich, als ob es mehr Masse enthält, als wir erkennen können. Verschiedene Wissenschaftler versuchten zu unterschiedlichen Zeiten, die Eigenschaften der sogenannten dunklen Materie verschiedenen Objekten zuzuschreiben. In den 1970er Jahren schlugen Stephen Hawking und Kollegen vor, dass der Urknall eine große Anzahl relativ kleiner schwarzer Löcher erzeugen könnte - jedes von der Größe eines Protons. Diese winzigen Himmelskörper sind schwer zu sehen, üben jedoch starke Gravitationseffekte auf andere Objekte aus - zwei bekannte Eigenschaften der Dunklen Materie.
Bisher konnte diese Theorie nur auf ursprüngliche Schwarze Löcher getestet werden, deren Masse größer ist als die des Mondes. Mit der Entwicklung der Technologie gelang es den Wissenschaftlern jedoch, immer klarere Bilder des Weltraums zu erhalten. Für ihre neue Studie verwendete ein Team japanischer Astronomen die am Subaru-Teleskop in Hawaii montierte Hyper Suprime-Cam (HSC) -Kamera. Mit ihrer Hilfe machten sie Fotos von Andromeda, der uns am nächsten gelegenen Galaxie, und versuchten, diese kleinen Objekte zu finden. Das Ergebnis ihrer Arbeit wurde in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
Schwarze Löcher emittieren kein Licht, aber supermassereiche Schwarze Löcher wie das im Zentrum der Galaxie M87, das Wissenschaftler kürzlich fotografiert haben, sind von hellen Akkretionsscheiben heißer Materie umgeben. Da Urlöcher milliardenfach kleiner sind und keine sichtbare Lichtmasse umgibt, können sie nur durch Beobachtung der von ihnen erzeugten starken Gravitationsfelder gefunden werden, die die Strahlung benachbarter Objekte verzerren. Dieses Phänomen wird als Mikrolinse bezeichnet.
Teleskope können die Mikrolinsen von Schwarzen Löchern durch kontinuierliche Vermessung der Sterne erfassen. Wenn die schwarzen Geschenke vor dem Beobachtungspunkt und dem Stern vorbeiziehen, verzerrt dies das Licht des Sterns und lässt ihn "blinken". Je kleiner das Schwarze Loch ist, desto schneller tritt dieser Ausbruch auf.
Die ursprünglichen Löcher, nach denen das japanische Team gesucht hat, haben jedoch nur einen Bruchteil dieser Masse - sie entspricht ungefähr der Masse unseres Mondes. Dies bedeutet, dass die beobachteten Ausbrüche viel kürzer sein sollten.
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Takada nennt die HSC-Kamera einzigartig, da Wissenschaftler damit Bilder aller Sterne der Andromeda-Galaxie gleichzeitig mit einer Mindestbelichtung von etwa 2 Minuten aufnehmen konnten. Insgesamt konnten Astronomen in einer klaren Nacht in 7 Stunden etwa 200 Bilder von Andromeda aufnehmen. Sie fanden nur ein mutmaßliches Mikrolinsenereignis. Wenn ursprüngliche Schwarze Löcher einen signifikanten Anteil an dunkler Materie ausmachen, hätten Takada etwa 1.000 Mikrolinsen-Signale sehen sollen.
Bedeutet dies, dass Hawkings Theorie vollständig widerlegt wurde? Takada und Bird haben es nicht eilig, zu Schlussfolgerungen zu kommen. Demnach können die erzielten Ergebnisse die Existenz ursprünglicher Schwarzer Löcher immer noch nicht vollständig ausschließen, da die Blitze ihrer Signale aufgrund ihrer geringen Masse zu kurz wären, um sie aufzuzeichnen. Laut Forschern ist es notwendig, neue Werkzeuge zu entwickeln, mit denen sie entdeckt werden können.
Gleichzeitig stellen Wissenschaftler fest, dass die Erkennung auch nur eines solchen Signals für die zukünftige Forschung von entscheidender Bedeutung sein könnte, was einige von Hawkings Theorien revolutionieren wird.
Nikolay Khizhnyak
