Гении тоже ошибаются — возможно, одна из теорий Стивена Хокинга о черных дырах неверна

Егор

Изображение галактики Андромеды, полученное с помощью камеры HSC.

Одна из самых известных теорий Стивена Хокинга о темной материи предсказывает, что эта таинственная и невидимая субстанция состоит из первичных черных дыр. Однако это не подтвердилось при последней проверке, проведенной массивным телескопом, который получил изображение целой галактики за один снимок.

Эти результаты не полностью исключают теорию знаменитого физика, но они предполагают, что первоначальные черные дыры должны быть действительно крошечными, чтобы объяснять существование темной материи.

Тайна темной материи

Темная материя — это название, данное физиками одному особенно таинственному явлению: все во вселенной движется, вращается и взаимодействует так, как если бы имело больше массы, чем мы можем обнаружить. Объяснения существования темной материи варьируются от призрачных частиц, называемых нейтрино, до неизвестных частиц и неоткрытых законов физики. В 1970-х годах Стивен Хокинг и его коллеги предположили, что Большой взрыв, возможно, создал огромное количество относительно маленьких черных дыр — каждая размером с протон. Эти крошечные древние черные дыры крайне трудно увидеть, но они должны оказывать сильное гравитационное воздействие на другие объекты: известное свойство темной материи. И, наконец, эту теорию получилось проверить — правда, только на первичных черных дырах, сравнимых по массе с Луной.

По мере совершенствования технологий ученые смогли делать все более четкие снимки космического пространства. Цифровая камера Hyper Suprime-Cam (HSC), установленная на телескопе Subaru на Гавайях — это передовая технология визуализации, которая может получить изображение всей галактики Андромеды (ближайшей к нашей) за один снимок. Масахиро Такада и его команда из Физико-математического института в Кавли (Япония) использовали эту камеру для поиска первичных черных дыр, а полученные результаты были опубликованы ранее в этом месяце в журнале Nature Astronomy.


Первое фото черной дыры. Увы — первичные черные дыры слишком малы, чтобы иметь диск из светящегося материала.

Черные дыры не излучают света, хотя сверхмассивные черные дыры, подобные той, что находится в сердце галактики Мессье 87, окаймлены яркими дисками горячей материи. Однако первичные черные дыры в миллиарды раз меньше и не имеют видимой светящейся материи, окружающей их. Вместо этого, поиск маленьких черных дыр означает поиск мест, где их мощные гравитационные поля искажают свет от других звезд и галактик — это явление называется микролинзированием.

Телескопы обнаруживают микролинзирование от черной дыры, делая много разных снимков звезды с течением времени. Черная дыра, проходя перед этой звездой, искажает ее свет, заставляя ее временами светиться гораздо ярче, вспыхивать, и чем меньше черная дыра, тем быстрее проходит вспышка. «Если объект, создающий линзу, имеет, скажем, одну солнечную массу», — сказал Такада, «временной масштаб вспышки составляет несколько месяцев или год». Но первичные черные дыры, которые они ищут, имеют куда меньшую массу, примерно сравнимую с лунной — а это означает, что вспышки звезд от такого микролинзирования будут намного короче. 

По словам Такады, камера HSC уникальна, так как она позволила им сделать снимки всех звезд в галактике Андромеды сразу, с потрясающе быстрыми (для астрономов) интервалами экспозиции — каждый интервал составлял всего 2 минуты. Он и его команда сделали около 200 снимков ближайшей к нам галактики за 7 часов ясной ночи, и нашли только одно подходящее событие микролинзирования. По словам Такады, если первичные черные дыры составляют значительную долю темной материи, они должны были увидеть около 1000 сигналов микролинзирования.

ezgif.com-optimize.gif

«Микролинзирование является золотым стандартом для обнаружения черных дыр или доказательства их отсутствия в определенной точке пространства», — сказал Симеон Берд, физик, изучающий черные дыры в Университете Калифорнии. «Эта работа исключает первичные черные дыры как родоначальников темной материи в диапазоне масс, где предыдущие измерения не были столь точными и всеобъемлющими. Это очень хороший результат».

Неужели это был последний гвоздь в крышку гроба, и теория Хокинга окончательно признана неверной? Это не так, по словам Берда и Такады, которые говорят, что первичные черные дыры определенного диапазона масс все еще могут существовать. «Есть еще подходящий диапазон для первичных черных дыр с крайне небольшими массами, как у крошечных астероидов», — сказал Берд. «Они могут объяснить от 1 до 10% всей темной материи». Но, к сожалению, HSC не может засечь настолько крошечные черные дыры, потому что вспышки звезд от них были бы слишком короткими, «поэтому нам нужно придумать другой способ сделать это», говорит Берд.

Однако после обработки полученных данных была обнаружена одна вспышка. Хотя это был единственный предварительный результат, он может оказаться невероятно важным: это первое обнаружение первичной черной дыры, которая может стать революционной проверкой некоторых работ Хокинга.

«Проблема лишь в том, что один положительный результат не выглядит настолько убедительно», — сказал Такада. «Нам нужно больше наблюдений, чтобы подтвердить это. Если найденный объект действительно является первичной черной дырой, мы должны продолжать находить то же самое», поскольку они будут продолжать искать явления микролинзирования с помощью камеры HSC.
12

Будь в курсе последних новостей из мира гаджетов и технологий

Мы в соцсетях

Комментарии

Snegovik
+631
Подтверждение иди опровержение теории все равно движет науку вперед.. я думаю Хокинг этому только обрадовался бы..
1 мая 2019 в 15:19
#
Александр
+108
Ещё бы увидеть список источников...
1 мая 2019 в 17:15
#
+909
1 мая 2019 в 21:56
#
Егор Морозов
+1765
Теории в физике создаются и рушатся каждый день, просто среди них далеко не все понятны и интересны рядовому читателю, чтобы о них писать. Хокинг был не только хорошим физиком, но и популяризатором науки, и его книги о черных дырах читало достаточно много людей, поэтому о том, что не все его теории верны, будет интересно почитать опять же многим. И тут нет того подтекста, что "хаха, смотрите, гений облажался": любая неудача все равно двигает науку вперед. И да, бывает и так, что на неверной теории строятся другие, и потом все валится как карточный домик — это опять же плюс: ученые узнают, что вот этот путь тупиковый, и по нему идти не нужно. И нет, ошибающихся ученых за их ошибки не гнобят — разумеется, если они их признают, а не продолжают настаивать на том, что их теории верны.
Что касается фото черной дыры — очередной раз говорю, что это фото. Да, оно получено не в привычном нам RGB: тут цвет отражает температуру, чем ярче — тем теплее. Что касается предварительной обработки — а, собственно, ночные фото того же хуавея или пикселя иначе получаются?) Но при этом их все считают фото, тогда почему здесь не так?)
1 мая 2019 в 22:40
#
Oskarr
+368
Не знаю, не знаю... но. Скажу сразу, я не собираюсь ничего оспаривать. Но вернусь вот к какой теме. Тема про математику и про деление на 0. Я изучал этот вопрос ( просто было интересно ). Копаясь в этом вопросе я отыскал интересную вещь. Всем известно, что те цифры, которыми мы привыкли оперировать, пришли к нам от арабов. И всем они были хороши кроме цифры 0. Опять же, копаясь в материалах по этому вопросу я обнаружил, что цифра 0 просто очень неудобна математикам. Поэтому они и решили придумать правило, что на 0 делить нельзя, опять же это правило было придумано давно, это потом пытались доказать это ( хотя если брать высшую математику, то при делении на 0 получаемое число стремится к бесконечности ). Я не математик, но если пересмотреть этот принцип, то может получиться так, что и теория Энштейна в корне не верна.
P. S.
Не надо обвинять меня в безграмотности, я просто пытаюсь взглянуть на вещи с другой стороны.
2 мая 2019 в 08:24
#
Егор Морозов
+1765
Ну лично я вас ни в чем обвинять не буду, но на ноль делить в общем-то можно). Математики — это такие люди, для которых нет ничего невозможного, и которые не просто оперируют с бесконечностями, но и придумывают такие вещи как континуум и гиперконтинуум. Поэтому в алгебре есть wheel theory, где операция деления определена абсолютно всегда — и да, там можно делить на ноль.
2 мая 2019 в 12:31
#
borilos
–10
4 июля 2020 в 11:54
#