Salah satu teori paling terkenal Stephen Hawking tentang materi gelap - bahwa zat misterius dan tak terlihat ini terdiri dari lubang hitam purba - baru-baru ini mengalami pukulan besar. Kesimpulan itu datang dari teleskop besar yang menangkap gambar seluruh galaksi dalam satu tembakan.
Temuan itu tidak sepenuhnya mengesampingkan gagasan terkenal Stephen Hawking. Tetapi mereka berpendapat bahwa black hole primordial harus benar-benar kecil untuk menjelaskan materi gelap.
Misteri materi gelap
Materi gelap adalah nama yang diberikan oleh fisikawan untuk menjelaskan fenomena yang sangat misterius: Segala sesuatu di alam semesta bergerak, mengorbit dan berputar seolah-olah ada lebih banyak massa daripada yang dapat kita deteksi. Penjelasan untuk materi gelap berkisar dari partikel hantu yang disebut neutrino hingga partikel yang tidak diketahui, hingga hukum fisika baru. Pada 1970-an, Stephen Hawking dan rekan-rekannya berteori bahwa Big Bang mungkin telah menciptakan sejumlah besar lubang hitam yang relatif kecil - masing-masing seukuran proton. Lubang hitam purba yang kecil ini akan sulit dilihat, namun akan memberikan tarikan gravitasi yang besar pada benda-benda lain - dua sifat materi gelap yang diketahui.
Lubang hitam tidak memancarkan cahaya, meskipun, lubang hitam supermasif, seperti yang ada di jantung galaksi Messier 87, dibatasi oleh cakram materi panas yang terang. Namun, lubang hitam primordial miliaran kali lebih kecil dan tidak memiliki materi yang terlihat dan bercahaya di sekitarnya. Sebaliknya, mencari lubang hitam kecil berarti mencari tempat-tempat di mana medan gravitasi mereka yang kuat membelokkan cahaya - sebuah fenomena yang disebut microlensing.
Teleskop menemukan lubang hitam microlensing dengan mengambil banyak gambar yang berbeda dari bintang dari waktu ke waktu. Sebuah lubang hitam yang lewat di depan bintang itu akan mengubah cahayanya, membuatnya berkedip; semakin kecil lubang hitam, semakin cepat flash. "Jika objek microlensing memiliki, katakanlah satu massa matahari," kata Takada kepada Live Science, mengacu pada massa matahari, "skala waktu seperti beberapa bulan atau satu tahun." Tetapi lubang hitam purba yang mereka cari hanya memiliki sebagian kecil dari massa itu, kira-kira massa bulan. Itu berarti flash mereka akan jauh lebih pendek. HSC adalah "unik," kata Takada, karena memungkinkan mereka mengambil gambar semua bintang di galaksi Andromeda sekaligus, pada interval paparan yang sangat cepat (untuk astronom) - setiap interval hanya 2 menit.
Takada dan timnya mengambil sekitar 200 gambar galaksi Andromeda selama 7 jam pada malam yang cerah. Mereka menemukan hanya satu peristiwa microlensing potensial. Jika lubang hitam primordial merupakan bagian penting dari materi gelap, kata Takada, mereka seharusnya melihat sekitar 1.000 sinyal mikro.
"Microlensing adalah standar emas untuk mendeteksi lubang hitam atau mengeluarkannya," kata Simeon Bird, seorang ahli fisika lubang hitam di University of California-Riverside, yang tidak terlibat dalam pekerjaan itu. "Karya ini mengesampingkan black hole primordial sebagai materi gelap di sejumlah massa di mana kendala sebelumnya tidak sekuat dan sekuat yang baru ini. Ini hasil yang sangat bagus."
Apakah ini paku terakhir di peti mati? Apakah teori Hawking benar-benar mati? Tidak demikian, menurut Bird dan Takada, yang mengatakan bahwa lubang hitam primordial dari rentang massa tertentu masih belum sepenuhnya dihilangkan sebagai kandidat.
"Masih ada beberapa massa di mana kendala lemah, sekitar 20-30 massa matahari," kata Bird kepada Live Science. "Itu masih bisa 1% hingga 10% dari materi gelap ... dan masih ada jendela pada massa yang lebih rendah, seperti massa asteroid yang sangat kecil."
"Fisikawan kami sangat bersemangat karena masih ada jendela," kata Takada. Data tidak dapat mengesampingkan lubang hitam kecil itu karena kilasan dari lubang hitam itu terlalu pendek, "jadi kita perlu memikirkan metode lain untuk melakukannya."
Namun, ada satu "flash" yang terdeteksi dalam survei mereka. Meskipun itu adalah hasil tunggal, pendahuluan, itu bisa berakhir menjadi sangat penting: deteksi pertama dari black hole primordial, yang akan menjadi validasi awal dari beberapa pekerjaan Hawking.
"Hanya satu pengamatan yang tidak meyakinkan," kata Takada. "Kami membutuhkan lebih banyak pengamatan untuk mengonfirmasi. Jika itu benar, kami harus terus menemukan hal yang sama" karena mereka terus menggunakan HSC untuk mencari lebih banyak microlensing.
