暗黒物質に関するスティーブンホーキングの最も有名な理論の1つ-この神秘的で目に見えない物質は原始的なブラックホールで構成されている-最近、大きな打撃を受けました。その結論は、銀河全体の画像を一度に撮影した巨大な望遠鏡から来ています。
この調査結果は、スティーブンホーキングの有名な概念を完全に排除するものではありません。しかし、彼らは原始ブラックホールは暗黒物質を説明するために本当に小さくなければならないだろうと示唆しています。
暗黒物質の謎
暗黒物質は、物理学者が特に不思議な現象を説明するために付けた名前です。宇宙のすべてのものは、私たちが検出できるよりも多くの質量があるかのように移動、軌道、回転します。暗黒物質の説明は、ニュートリノと呼ばれる幽霊のような粒子から未知の粒子まで、物理学の新しい法則までさまざまです。 1970年代に、スティーブンホーキングと彼の同僚は、ビッグバンが多数の比較的小さなブラックホール（それぞれが陽子の大きさ）を生成した可能性があると理論化しました。これらの小さな古代のブラックホールは見づらくなりますが、他のオブジェクト（ダークマターの2つの既知の特性）に大きな引力を及ぼします。
ブラックホールは光を放出しませんが、銀河メシエ87の中心にあるブラックホールのような超巨大ブラックホールは、高温物質の明るい円盤で縁取られています。しかし、原始ブラックホールは数十億倍小さく、それらを取り巻く目に見える輝く物質はありません。代わりに、小さなブラックホールを探すことは、その強力な重力場が光を曲げる場所を探すことを意味します。これはマイクロレンズと呼ばれる現象です。
望遠鏡は、時間の経過とともに星のさまざまな写真を撮ることによって、マイクロレンズのブラックホールを見つけます。その星の前を通過するブラックホールは、その光を歪め、それをフラッシュさせます。ブラックホールが小さいほど、フラッシュが速くなります。 「マイクロレンズの物体が1つの太陽質量を持っているとしましょう」と高田氏は太陽の質量に言及し、「タイムスケールは数か月または1年のようなものだ」とLive Scienceに語った。しかし、彼らが探していた原始的なブラックホールは、その質量のほんの一部、おおよそ月の質量でした。つまり、フラッシュがはるかに短くなります。高田氏によると、HSCはアンドロメダ銀河内のすべての星の画像を一度に、非常に速い（天文学者にとって）露光間隔で撮影できるという点です。
高田と彼のチームは晴れた夜に7時間にわたってアンドロメダ銀河の約200枚の写真を撮りました。彼らはたった1つの潜在的なマイクロレンズ現象を見つけました。高田氏によると、原始ブラックホールが暗黒物質のかなりの部分を占めていれば、約1,000のマイクロレンズ信号が見られるはずだった。
カリフォルニア大学リバーサイド校のブラックホール物理学者であるシメオンバード氏は、「マイクロレンズはブラックホールを検出したり、ブラックホールを排除したりするためのゴールドスタンダードです」と述べました。 「この研究は、以前の制約がこの新しいものほど強くも強くもない一連の質量における原始ブラックホールをダークマターとして除外します。それは非常に良い結果です。」
これが棺桶の最後の爪でしたか？ホーキングの理論は本当に死んでいるのでしょうか？そうではない、バードと高田によると、ある範囲の質量の原始ブラックホールはまだ候補として完全に排除されていないと言います。
「まだ制約が弱いいくつかの質量があり、およそ20〜30の太陽質量がある」とバードはLive Scienceに語った。 「それらはまだ暗黒物質の1％から10％である可能性があります...そして、非常に小さな小惑星の質量のように、より低い質量でのウィンドウがまだあります。」
「私たちの物理学者はまだ窓があるのでとても興奮しています」と高田氏は言った。これらのブラックホールからのフラッシュが短すぎるため、データはこれらの小さなブラックホールを除外することはできません。「それを行うには別の方法を考える必要があります」。
しかし、彼らの調査では1つの「フラッシュ」が検出されました。これは単一の予備的な結果でしたが、信じられないほど重要になる可能性があります。ホーキングの研究のいくつかの画期的な検証となる、原始的なブラックホールの最初の検出です。
高田氏は、「たった一つの観察だけでは説得力がない」と述べた。 「確認するためにさらに観察が必要です。もし本当にそうなら、我々は同じものを見つけ続ける必要があります」彼らはHSCを使用してより多くのマイクロレンズを探し続けるためです。
