I fisici hanno escluso la possibilità che i buchi neri primordiali – meno di un decimo di millimetro – costituiscano la maggior parte della materia oscura. Un team internazionale di ricercatori ha presentato una teoria speculativa formulata da Stephen Hawking nel corso del test più rigoroso finora. Dettagli di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy.
Gli scienziati sanno che l’85% della materia nell’universo è costituito da materia oscura. La sua forza gravitazionale impedisce alle stelle della Via Lattea di separarsi. Tuttavia, i tentativi di rilevare particelle di materia oscura usando esperimenti sotterranei, o esperimenti con acceleratori, incluso l’acceleratore più grande del mondo, il Large Hadron Collider, hanno finora fallito.
Ciò ha portato gli scienziati a prendere in considerazione la teoria di Hawking, del 1974, secondo la quale l’esistenza dei buchi neri primordiali nati subito dopo il Big Bang e il fatto che potrebbe costituire una grande frazione di materia oscura che gli scienziati stanno cercando ora di scoprire.
La ricerca
Il team, guidato da Masahiro Takada, Hiroko Niikura e Naoki Yasuda, dell’Istituto Kavli di Fisica e l’Universo Matematica e formato da ricercatori giapponesi, indiani e degli Stati Uniti, ha utilizzato la lente gravitazionale per la ricerca di buchi neri primordiali tra la Terra e il galassia di Andromeda.
L’effetto lente gravitazionale in precedenza suggerito da Einstein, ha manifestato nella curvatura dei raggi luminosi provenienti da un oggetto distante, come una stella per effetto gravitazionale di un oggetto massiccio intermedio, come un buco nero primordiale. In casi estremi, la curvatura della luce rende la stella molto più luminosa di quanto non fosse in origine.
Tuttavia, gli effetti delle lenti gravitazionali sono eventi molto rari perché richiedono la presenza di una stella nella galassia di Andromeda e un buco nero primordiale che agisce come una lente gravitazionale e un osservatore sulla Terra siano esattamente allineati.
Per massimizzare le possibilità di catturare un evento, i ricercatori hanno utilizzato una macchina fotografica digitale Hyper Sopprime Webcam sul telescopio Subaru alle Hawaii, che cattura l’intera immagine della galassia di Andromeda in una sola volta.
Tenendo conto della velocità con cui si prevede che i buchi neri primordiali siano in movimento nello spazio interstellare, il team ha ripreso diverse fotografie per catturare la luminosità di una stella mentre illumina per un periodo di minuti per ore a causa di lenti gravitazionali.
A partire da 190 immagini consecutive della galassia di Andromeda, la squadra ha perlustrato i dati per possibili eventi gravitazionali delle lenti. Se la materia oscura consistesse di buchi neri primordiali con una data massa – in questo caso, masse più leggere della Luna – i ricercatori si aspetterebbero di trovare circa un migliaio di eventi. Ma dopo un’attenta analisi, ha potuto identificare un solo caso.
I risultati del team hanno mostrato che i buchi neri primordiali non potevano contribuire più dello 0,1% dell’intera massa di materia oscura. Pertanto, è improbabile che la teoria sia corretta. Una nuova teoria che gli scienziati stanno studiando ora è quella di cercare di scoprire se i buchi neri binari scoperti dal rilevatore di onde gravitazionali LIGO siano in realtà buchi neri primordiali.
