بیگ بنگ احتمالا آغاز جهان نباشد
پژوهشگران در مطالعه جدید، سناریویی را بررسی کردند که در آن احتمالا ماده تاریک از سیاهچالههای آغازینی تشکیل شده است که از نوسانات نخستین در چگالی جهان در واپسین مرحله انقباض کیهان پدید آمدند؛ نتیجه مطالعه جدید با بررسی دیدگاهی متفاوت از کیهانشناسی، پیشبینی میکند که راز سیاهچالهها و ماده تاریک ممکن است در دوران پیش از بیگبنگ نهفته باشد.
براساس یک نظریه کیهانشناسی، جهان میتواند بین فازهای انقباض و انبساط «جهش» کند و بیگبنگ ممکن است آغاز جهان نبوده باشد؛ این نظریه در صورت صحت میتواند معانی عمیقی برای ماهیت کیهان، از جمله سیاهچالهها (Black hole) و ماده تاریک (Dark matter) داشته باشد.
طبق مطالعه جدید، احتمالا ماده تاریک از سیاهچالههایی که در جریان گذار از آخرین انقباض کیهان به فاز انبساط کنونی در دوره پیش از بیگبنگ وجود آمده، تشکیل شده است؛ اگر این فرضیه درست باشد، امواج گرانشی تولید شده در طول فرآیند تشکیل آن سیاهچالهها ممکن است به وسیله رصدخانههای امواج گرانشی آتی، آشکار شدنی باشند و راهی را برای تایید این سناریو فراهم کنند.
مشاهدات حرکت ستارهها در کهکشانها و تابش زمینه کیهانی (درخشش به جا مانده از بیگبنگ) نشان میدهد که تقریبا ۸۰ درصد از کل ماده موجود در کیهان، ماده تاریک است که نور را بازتاب، جذب یا ساطع نمیکند؛ با وجود فراوانی ماده تاریک، دانشمندان هنوز نفهمیدهاند که این ماده از چه چیز ساخته شده است.
دیدگاه کیهانشناختی سنتی بیان میدارد که جهان از یک تکینگی شروع شد و به دنبال آن، دوره کوتاهی از انبساط بسیار سریع به نام تورم اتفاق افتاد، اما نویسندگان مطالعه اخیر نظریهای جالبتر را با عنوان «کیهانشناسی جهشی ماده نامنفرد» تحلیل کردند که میگوید جهان برای اولینبار تحت فاز انقباض قرار گرفت؛ سپس این مرحله در اثر چگالی فزآینده ماده، معکوس شد و وقوع بیگبنگ و انبساط شتابداری را در پی داشت.
در کیهانشناسی جهشی، جهان به اندازه تقریبا ۵۰ مرتبه کوچکتر از امروز منقبض شد. پس از بازگشت از انقباض، فوتونها و ذرات دیگر متولد شدند و بیگبنگ را رقم زدند. در نزدیکی گذار به فاز انبساط، چگالی ماده به قدری بالا بود که سیاهچالههای کوچک از نوسانات کوانتومی در چگالی ماده تشکیل شدند؛ به همین دلیل، آنها کاندیدایی پایدار برای ماده تاریک محسوب میشوند.
به باور پژوهشگران، جهان پیش از بیگبنگ دورانی از انقباض را تجربه کرد
سیاهچالههای آغازین میتوانند در مراحل اولیه کیهان تولید شوند و اگر خیلی کوچک نباشند، تابش هاوکینگ (سیاهچاله با از دست دادن انرژی خود و تلاطمهای کوانتومی دچار تبخیر و کاهش جرم میشود.)، نمیتواند موجب فروپاشی آنها شود؛ در نتیجه همچنان تا به امروز پا بر جا خواهند بود.
پاتریک پیتر (Patrick Peter)، مدیر پژوهشها در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS)، میگوید: «سیاهچالههای آغازین با جرمی کمابیش در حدود یک سیارک میتوانند در شکلگیری ماده تاریک دخیل باشند یا حتی مسئله این ماده را به طور کامل حل کنند.»
محاسبات دانشمندان نشان میدهد که ویژگیهای حالت فرضی جهان، مانند خمیدگی فضا و تابش زمینه کیهانی با مشاهدات کنونی مطابقت دارد و از فرضیه آنها حمایت میکند.
پژوهشگران امیدوارند که برای آزمایش بیشتر پیشبینیهای خود، از نسل بعدی رصدخانههای امواج گرانشی استفاده کنند. دانشمندان خواص امواج گرانشی تولید شده در طول تشکیل سیاهچاله را در مدل خود محاسبه کردند و دریافتند که میتوانند آنها را به وسیله رصدخانههای گرانشی آتی مانند آنتن فضایی تداخلسنج لیزری (LISA) و تلسکوپ اینشتین (Einstein Observatory)، آشکار کنند. این کشفها میتوانند تایید کنند که آیا سیاهچالههای آغازین واقعا همان ماده تاریک هستند یا خیر.
پیتر میگوید: «پژوهش حاضر از این نظر مهم است که روشی طبیعی را برای تشکیل ماده تاریک از سیاهچالههای کوچک و در عین حال موجود در چارچوبی ارائه میدهد که براساس تورم کیهانی، معمول نیست. پژوهشهای دیگر که هم اکنون رفتار چنین سیاهچالههای کوچکی را در اطراف ستارگان بررسی میکنند، میتوانند به یافتن راهی برای شناسایی آنها در آینده منجر شوند.»