سیاهچاله

آیا ماده تاریک از سیاهچاله ها ساخته شده است؟

آیا ماده تاریک به مانند ستاره‌های متعدد می‌تواند از سیاهچاله‌ های اولیه  تشکیل شده باشد؟ این یک ایده قدیمی و غیر محتمل است، اما سال پیش هنگامی که کشف امواج گرانشی نشان داد جهان هستی سرشار از سیاهچاله‌های سنگین است این قضیه دوباره به سطر بحث‌های علمی بازگشت. در طی چندین دهه جستجوگران از یافتن اجزای ماده تاریک فرضی که توسط نظریه‌پردازان حمایت شده بود شکست می‌خوردند و فیزیکدانان برای توضیح جرم از دست رفته کیهان دست به تغییر اصول‌های بنیانی زده‌اند.

«این یک ایده دیوانه‌وار است» این گفته مارک کامیون کواسکی نظریه پرداز دانشگاه جانز هاپکنز است که هفته گذشته در نشست انجمن فیزیک آمریکا در مورد ماده تاریک سیاهچاله ها شرکت داشت. او همچنین می‌گوید «اما هر ایده‌ای در مورد ماده تاریک می‌تواند دیوانه‌وار باشد.» اما دیگر دانشمندان تردید دارند و مطالعات جدید این تردید را تشدید می‌کنند. دانیال هولز نظریه پرداز دانشگاه شیکاگو می‌گوید، برای درست بودن این ایده «من فکر می‌کنم چند تا معجزه لازم است.»

سیاهچاله‌های معمولی از زمان فروپاشی ستاره‌هایی که جرمی حدود ۱۵ برابر خورشید داشتند مورد توجه قرار گرفتند. و گمان می‌شود که این سیاهچاله‌های بسیار عظیم که در مراکز کهکشانی پنهان هستند میلیاردها ستاره را بلعیده‌اند. اما اخترشناسان ندیده‌اند که چگونه فروپاشی ستاره‌ها می‌تواند از سیاهچاله‌های توده متوسط باشد. به همین دلیل زمانی که فیزیکدانان آزمایش بزرگ فیزیکی برای آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی انجام دادند و در فوریه ۲۰۱۶ اعلام کردند که آنها امواجی را از ادغام خشونت آمیز دو سیاهچاله‌ای که به ترتیب ۲۹ و ۳۶ برابر خورشید جرم دارند را یافته‌اند همگان شاخ در آوردند.

آزمایش بزرگ فیزی برای آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی به اختصار لایگو نام دارد که سرکلمات «رصد خانه موج گرانش تداخل لیزری است.»

نظریه پردازان می‌گویند روشی برای توضیح انیکه چطور سیاهچاله‌ها قبل از پیدایش اولین ستاره‌ها تشکیل شده‌اند وجود دارد. آنها می‌گویند سیاه‌ چاله‌های اولیه به وسیله نقاط متراکم در پلاسمای جوشان ذراتی که کیهان را درست پس از انفجار بزرگ پر کرده‌اند به وجود آمده‌اند. اگر اکتشاف لایگو درست همان چیزی باشد که فکر می‌شود فضا از سیاهچاله‌های نخستین بارور گشته است. کامیون کواسکی می‌گوید با این حساب ۸۵ درصد از ماده جهان از بین رفته است.

آنها همچنین باید علامتی رو تابش زمینه‌ٔ کیهانی (تابشی الکترومغناطیسی است که سراسر کیهان را پوشانده‌است) از خود به جای داشته باشند. اشعه ایکس خارج شده از ماده‌ای که در درون سیاهچاله می‌چرخد باید یون اولین اتم‌هایی باشد که ظاهر لکه لکه‌ای تابش زمینهٔ کیهانی تغییر داده است. کامیون کواسکی و همکارش به وسیله اندازه گیری تابش زمینهٔ کیهانی اندازه سیاهچاله را ۲۰ تا ۱۰۰ برابر جرم خورشید محاسبه کرده‌اند. اما کیهان‌شناسی از دانشگاه مریلند به نام مسیمو رکاتی کسی که محاسبه قبلیش با پیش‌فرض‌ها متفاوت بود فکر می‌کند «این بسیار دشوار است که کل ماده تاریک در سیاهچاله‌ای با جرم ۳۰ برابر خورشید قرار داشته باشد.»

به گزارش تیموتی برانت، متخصص فیزیک نجومی  موسسه مطالعات پیشرفته، مشاهدات امروزه کهکشان شک‌های متفاوتی را در مورد سیاهچاله‌ها ایجاد می‌کند. سیاهچاله‌های سنگین‌تر از ۱۰ برابر جرم خورشید باید مدت‌ها پیش در مرکز کهکشان‌های کوچک قرار گرفته باشند و ستاره‌ها باید با نیروی گرانششان مانند توپ بولینگ تنظیم شده و در نقطه‌ای از هوا پیش بروند که این می‌تواند موجب منفجر شدن کهکشان‌ها شود. با این حال برانت با بررسی ۵ کهکشان کوتوله نزدیک کهکشان شیری دریافت که  آنها آرام و جمع و جور هستند. برانت می‌گوید «این استدلال بسیار قوی در مقابله با تعریف‌های چنینی از ماده تاریک است.»

سیاهچاله‌های سنگین ممکن است حضورشان را به وسیله گذر گاه گاه از جلوی ستاره‌های دورتر فاش کنند. این گرانش موجب بزرگ شدن ستاره می‌شود که باعث شدن موقتی ایجاد تاثیری به نام میکرولنزیک می‌گردد. با بررسی دو میکرولنزیک در ۱۹۹۰ امکان هجوم سیاهچاله ها رد شد. اما چون بررسی‌ها مختصر بودند، تنها در مورد سیاهچاله‌های کوچک تایید شد. الی کوئتز کیهانشناسی در دانشگاه جانز هاپکینز می‌گوید، وقایع روشنی در مورد سیاهچاله‌های ۳۰ برابر جرم خورشید که در طی سال‌ها بسط آمده بودند نتایج این بررسی را رد می‌کند.

کوئتز امیدوار است که این شواهد می‌تواند از تلسکوپ‌های رادیویی آنلاین جدید به دست بیاید. یکی از این دستگاه‌ها شدت نگاشت آزمایشی هیدروژنی نام دارد. از سال ۲۰۰۷ اخترشناسان  فلش‌های میلی ثانیه‌ای امواج‌های رادیویی که انفجارهای رادیویی سریع نامیده می‌شود را شناسایی کردند. میکرولنزیک به وسیله یک سیاهچاله‌ ۳۰ برابر جرم خورشیدی بایستی یک اکوی سریعی از انفجار تولید کند که کشف سیاهچاله را آسان می‌سازد. این دستگاه (شدت نگاشت آزمایشی هیدروژنی) باید بتواند هزاران نقطه از فلش‌های میلی ثانیه‌ای امواج‌های رادیویی را در طی چندین سال پیدا کند. کوئتز می‌گوید این دستگاه برای یافتن اکوها کافی است.

کتلین شوتز، نظریه پرداز دانشگاه کالیفرنیا این وضوح می‌تواند حتی سریعتر از دیدبان‌های ستاره‌ای که تپ اخترهای میلی‌ثانیه صدا زده می‌شوند باشد. تپ اخترهای میلی ثانیه پالس‌های معمولی پیچیده امواج رادیویی را نشان می‌دهند. او همچنین گزارش داد که میکرولنزیک به وسیله سیاهچاله باید پالس با سرعت کم‌تری داشته باشد. او در ادامه گفت این تغییرات در طی سالها رخ داده است، اما ستاره‌شناسان رادیویی داده‌های ۳۰ ساله‌ای دارند که از طریق آنها می‌توانند جستجو کنند.

ایجاد کننده این بحث‌ها کشف لایگو است، اما بعید است لایگو نقطه پایان باشد. در ماه ژوئن گذشته این کنسرسیوم از ادغام دومین سیاهچاله خبر داد، اما این سیاهچاله‌ها تنها ۸ تا ۱۴ برابر خورشید وزن داشتند. و هفته قبل لایگو اعلام کرد که از نوامبر ۲۰۱۶ دو محرک در داده‌های جدید به دست آورده است که می‌تواند به ادغام سیاهچاله‌ها پایان دهد. اما کوئتز می‌گوید لایگو نیاز به نقطه ۱۰۰ سیاهچاله قبل از سرشماری درست ادغام توده‌ها دارد که می‌تواند یک دهه طول بکشد.

دیدگاه‌تان را بنویسید: