حل معمای سیاهچاله‌های گمشده جهان

0 43

سیاهچاله‌های آغازین یکی از قوی‌ترین کاندیدهای ماده تاریک هستند، اما تعداد زیادی از آن‌ها برای انطباق با این نظریه لازم هستند؛ براساس پژوهشی جدید، جهان اولیه سیاهچاله‌های کوچک بسیار کمتری از تخمین‌ها و مدل‌های قبلی داشته است و به‌ این‌ ترتیب راز منشا ماده‌ تاریک جهان پیچیده‌تر خواهد شد.

سیاهچاله‌های مینیاتوری یا آغازین

سیاهچاله‌های مینیاتوری یا آغازین (PBH)، به سیاهچاله‌هایی گفته می‌شود که در کسری از ثانیه پس از بیگ‌بنگ شکل گرفتند. این تکینگی‌های (نقطه‌ای بی‌نهایت کوچک از فضا با چگالی بسیار عجیب و زیاد) در ابعاد سکه در اثر فروپاشی سریع مناطق گاز‌ی ضخیم و داغ شکل گرفتند. سیاهچاله‌های آغازین یا اجرام فضا زمانی با چگالی بی‌نهایت یکی از کاندیدهای فیزیکدان‌ها برای توجیه ماده تاریک نامرئی بوده‌اند که باعث می‌شود جهان سنگین‌تر از آن چیزی باشد که با ماده‌ مرئی به نظر می‌آید.

سیاهچاله‌های مینیاتوری یا آغازین
سیاهچاله‌های مینیاتوری یا آغازین

با ابداع‌های جدید در زمینه‌ نجوم موج گرانشی (رویدادهای عظیم کیهانی مثل انفجار ابرنواخترها که انرژی‌های عظیم با سرعت نور حرکت می‌کنند، باعث ایجاد نوعی موج در فضا می‌شود که موج گرانشی نام دارد)، اکتشافات زیادی درباره‌ ادغام‌های سیاهچاله‌ای به دست آمدند که می‌توانند تعداد زیاد سیاهچاله‌های آغازین را تشخیص دهند، اما با وجود استدلال‌های قوی برای فراوانی قابل انتظار آن‌ها، هنوز هیچ‌کدام از این سیاهچاله‌ها را به روش مستقیم رصد نشده است.
تابش پس‌زمینه کیهانی این تصویر از جهان نوزاد توسط ماهواره‌ پلانک (Planck) از آژانس فضایی اروپا (ESA) ثبت شده است.

نیرویی اسرارآمیزی و نامرئی به نام انرژی تاریک

جهان حدود بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش با بیگ‌بنگ آغاز شد و از آن زمان کیهان جوان با نیرویی نامرئی به نام انرژی تاریک به سرعت منبسط شد. با رشد جهان، ماده‌ معمولی که با نور برهم‌کنش داشتند پس از رسیدن به ثبات در اطراف توده‌ ماده‌ تاریک، اولین کهکشان‌ها را تشکیل دادند و در نهایت ماده‌ تاریک مانند تار و پود وسیع کیهانی کهکشان‌ها را به یکدیگر وصل کرد.

امروزه کیهان‌شناس‌ها تصور می‌کنند ماده معمولی، ماده تاریک و انرژی تاریک به ترتیب ۵ درصد، ۲۵ درصد و ۷۰ درصد از کل ترکیب جهان را تشکیل می‌دهند. در ابتدا جهان، پلاسمایی غیرشفاف بود که هیچ نوری نمی‌توانست به دلیل دام میدان‌های الکترومغناطیسی تولید شده از بارهای متحرک آن را بپیماید؛ با این‌ حال پس از ۳۸۰ هزار سال سرد شدن و انبساط، پلاسما در نهایت با ماده خنثی ترکیب شد و جریانی از ریزموج را منتشر کرد که اولین نور جهان بود و امروزه با عنوان تابش پس‌زمینه کیهانی (CMB) شناخته می‌شود.

کیهان‌شناسان با بررسی تصویر جهان نوزاد در جستجو اولین سیاهچاله‌ها بوده‌اند، با این‌ حال تاکنون به نتیجه‌ای نرسیده‌اند. پژوهشگرها با پیاده‌سازی مدلی مبتنی بر شکل پیشرفته‌ای از مکانیک کوانتوم به نام نظریه‌ میدان کوانتومی متوجه شدند به این دلیل نمی‌توان سیاهچاله‌های آغازین را کشف کرد که اغلب آن‌ها در واقع وجود ندارند.

براساس نظریه‌ها، سیاهچاله‌های آغازین حاصل فروپاشی موج‌های گرانشی کوتاه، اما قوی بودند که پژوهشگرها با پیاده‌سازی نظریه‌ میدان کوانتومی بر این موج‌ها متوجه شدند که تعداد کمتری از این موج‌ها نسبت به تخمین‌های موجود با یکدیگر ترکیب شدند تا ساختارهای بزرگ‌تر جهان را شکل دهند. هرچقدر تعداد امواج لازم برای بازسازی این تصویر کمتر باشند، تعداد سیاهچاله‌های آغازین هم کمتر می‌شوند.

براساس باور پژوهشگرها، فروپاشی طول موج‌های کوتاه و قوی در جهان آغازین عامل شکل‌گیری سیاهچاله‌های آغازین بوده است. پژوهش‌ها نشان می‌دهد تعداد کمتری از این سیاهچاله‌ها تشکیل شده‌اند و این تعداد برای درنظر گرفتن این اجرام به عنوان کاندید قوی ماده تاریک یا رویدادهای موج گرانشی کافی نیست.

پژوهشگرها برای اثبات نظریه‌ خود به آشکارسازهای فوق حساس موج گرانشی مثل پروژه‌ آژانس فضایی اروپا با نام آنتن فضایی تداخل‌ سنج لیزری (LISA) چشم دوخته‌اند که قرار است در سال ۲۰۳۵ برفراز ماهواره‌بر آریان (Ariane) به فضا پرتاب شود.

منبع sarpoosh
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=80010
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها