آیا ماده تاریک از اکسیون ساخته شده است؟ سیاه‌چاله‌ها ممکن است پاسخ را آشکار کنند
بیش از ۸۰ درصد ماده جهان را ماده تاریک تشکیل می‌دهد، ماهیت این ماده مدت‌ها برای دانشمندان یک راز بوده است. با وجود اینکه ماده تاریک با نور برهمکنش نمی‌کند، می‌توان آن را از طریق اثرات گرانشی آن تشخیص داد. با وجود سال‌ها تحقیق، هویت ماده تاریک ناشناخته باقی مانده است.
دانشمندان احتمال دادند این ماده عجیب نوعی ذره است که به عنوان اکسیون (Axion) شناخته می‌شود. ستاره‌شناسان برای بررسی وجود یا عدم وجود اکسیون به سراغ سیاه‌چاله‌ها رفته‌اند تا سعی کنند نگاهی اجمالی به این ماده جدید کیهانی عجیب و غریب داشته باشند. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که اکسیون‌ها به عنوان یک ذره فرضی، ممکن است کلید باز کردن این رمز و راز باشند.
اکسیون چیست؟
اکسیون‌ها برای اولین بار در دهه ۱۹۷۰ به عنوان راه حلی برای مشکلی در فیزیک ذرات مطرح شدند. ذرات بسیار سبک و ضعیف هستند که در صورت وجود، می‌توانند ماهیت ماده تاریک را توضیح دهند. جست‌وجوی اکسیون‌ها برای دهه‌ها ادامه دارد و آزمایش‌های متعددی برای شناسایی حضور آن‌ها طراحی شده است.
یکی از راه‌های تشخیص اکسیون‌ها از طریق تعامل آن‌ها با سیاه‌چاله‌ها است. تصور می‌شود که سیاه‌چاله‌ها توسط ابری از اکسیون‌ها احاطه شده‌اند که می‌توان آن‌ها را از طریق اثرات گرانشی که بر روی سیاه‌چاله دارند شناسایی کرد. مطالعات اخیر نشان داده است که امواج گرانشی ساطع‌شده از ادغام سیاه‌چاله‌ها می‌تواند راهی برای تشخیص این اکسیون‌ها فراهم کند.
ایده این است که با ادغام دو سیاه‌چاله، موجی از امواج گرانشی ایجاد می‌کنند که می‌تواند ابر محوری اطرافشان را تحریک کند. این برانگیختگی باعث می‌شود که اکسیون‌ها انفجاری از تابش ساطع کنند که توسط رصدخانه‌های روی زمین قابل تشخیص است. در حالی که این روش هنوز در مراحل اولیه توسعه است، نوید بزرگی برای شناسایی اکسیون‌ها و حل معمای ماده تاریک دارد.
در نتیجه، جستجو برای ماده تاریک برای دهه‌ها ادامه داشته است و موفقیت چندانی نداشته است. با این حال، مطالعات اخیر نشان می‌دهد که اکسیون‌ها ممکن است کلید باز کردن این رمز و راز باشند. در حالی که آزمایش‌های مبتنی بر آزمایشگاه، هنوز اکسیون‌ها را شناسایی نکرده‌اند، استفاده از سیاه‌چاله‌ها به‌عنوان یک روش تشخیص نویدبخش است. در صورت موفقیت، این روش می‌تواند بینش‌های مهمی در مورد ماهیت ماده تاریک و قوانین اساسی فیزیک ارائه دهد.