ماده تاریک ممکن است از سیاهچالههای یک گیتی قبلی به وجود آمده باشد
یک بررسی جدید نشان میدهد که کلید حل دو راز مهم کیهانشناسی یعنی ماهیت سیاهچالهها و ماده تاریک ممکن است به پیش از مِهبانگ (بیگبنگ) برگردد.
این ایده ممکن است در نگاه اول عجیب به نظر برسد، چرا که بر اساس کیهانشناسی امروز، گیتی ما با رخدادی به نام مهبانگ آغاز شده است و بحث درباره دوران پیش از آن بهسختی قابل درک است.
لایوساینس با انتشار گزارشی دراینباره با اشاره به مدل جهشی کیهانشناسی مینویسد بر اساس این نظریه کیهانشناسی، عالم ممکن است بین مراحل انقباض و انبساط، «جهش» کند و از این رو مهبانگ ممکن است سرآغاز گیتی نبوده باشد.
این فرضیه در صورت تایید، ممکن است بر ماهیت کیهان، از جمله دو ماهیت مرموز در آن یعنی سیاهچالهها و ماده تاریک، پیامدهای عمیقی به دنبال داشته باشد.
دانشمندان در مقاله جدید اعلام کردهاند که ماده تاریک ممکن است از سیاهچالههایی تشکیل شده باشد که «طی گذار از مرحله انقباض آخر گیتی قبلی به مرحله انبساط گیتی کنونی» شکل گرفته باشد. بر اساس این فرضیه، ماده تاریک در جریان مرحلهای که پیش از مهبانگ رخ داد، شکل گرفت.
به گفته کیهانشناسان، اگر این فرضیه درست باشد، امواج گرانشی ایجادشده در فرایند تشکیل این سیاهچالهها را ممکن است بتوان به کمک رصدخانههای آینده امواج گرانشی آشکارسازی کرد. از این رو اگرچه امروز نمیتوان درستی این فرضیه را آزمود، در آینده ممکن است بتوان از این طریق، راهی برای تایید سناریو ایجاد ماده تاریک پیدا کرد.
مشاهدات حرکت ستارگان در کهکشانها و تابش زمینه ریزموج کیهانی نشان میدهد که حدود ۸۰ درصد از تمامی ماده موجود در گیتی ماده تاریک است. ماده تاریک مادهای است که اصولا برهمکنشی با نور ندارد و با وجود فراوانی آن در گیتی، دانشمندان هنوز نتوانستهاند مشخص کنند از چه چیزی ساخته شده است.
دانشمندان در این بررسی که نتایج آن در «مجله کیهانشناسی و اخترفیزیک ذرات بنیادی» (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics) منتشر شد، سناریویی را بررسی کردند که در آن، ماده تاریک از سیاهچالههای نخستین تشکیل شده است. به گفته محققان، این سیاهچالههای نخستین ممکن است از نوسانهای چگالی طی مرحله انقباض آخر گیتی پیشین به وجود آمده باشند.
دیدگاه رایج کیهانشناسی امروز این است که گیتی ما از یک «تکینگی» آغاز شد و به دنبال آن، یک دوره کوتاه از انبساط بسیار سریع به نام دوره «تورم کیهانی» رخ داد. با این حال، نویسندگان این مقاله مدل دیگری به نام «کیهانشناسی جهش ماده غیرتکین» را بررسی کردهاند که بر اساس آن، گیتی یک مرحله انقباض را پشت سر گذاشته است.
به گفته محققان، این مرحله پیشین به دلیل افزایش چگالی ماده با یک جهش عظیم به پایان رسید و در نهایت به وقوع مهبانگ و گیتی در حال انبساطی منجر شد که ما امروز در آن وجود داریم.
بر اساس مدل کیهانشناسی جهشی، گیتی ما تا ۱۰ به توان ۵۰ مرتبه از اندازه کنونی خود منقبض شد. پس از آن جهش، مهبانگ رخ داد و فوتونها و ذرات دیگر متولد شدند. چگالی ماده در زمان نزدیک شدن به این جهش عظیم بهقدری بالا بود که از نوسانهای کوانتومی در چگالی ماده، سیاهچالههای کوچکی شکل گرفتند و این سیاهچالهها ممکن است ماده تاریک را شکل داده باشند.
پاتریک پیتر، مدیر تحقیقات در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه که در این پژوهش مشارکت نداشت، به لایوساینس میگوید: «سیاهچالههای کوچک نخستین ممکن است در مراحل اولیه گیتی متولد شده باشند و اگر خیلی کوچک نبوده باشند، تجزیه آنها به دلیل تابش هاوکینگ [تابشی فرضی که سیاهچالهها به دلیل آثار کوانتومی ذرات منتشر میکنند] به اندازه کافی کارآمد نبوده تا آنها را از بین ببرد، بنابراین آنها هنوز هم وجود دارند. چنین سیاهچالههایی با داشتن جرم نزدیک به جرم یک سیارک ممکن است به کشف راز ماده تاریک کمک یا حتی این مسئله را بهطور کامل حل کنند.»
محاسبات دانشمندان نشان میدهد که ویژگیهای این مدل از گیتی، مانند انحنای فضا و پسزمینه ریزموج کیهانی با مشاهدات کنونی مطابقت دارد و فرضیه آنها را تایید میکند.
محققان امیدوارند برای آزمودن بیشتر پیشبینیهایشان از رصدخانههای نسل بعدی امواج گرانشی استفاده کنند. آنها ویژگیهای امواج گرانشی تولیدشده طی فرایند تشکیل سیاهچالهها را در مدلشان محاسبه کرده و دریافتهاند که این امواج میتوانند در رصدخانههای آیندهای مانند آنتن فضایی تداخلسنج لیزری (LISA) و تلسکوپ اینشتین قابل آشکارسازی باشند.
از این رو رصدخانههای امواج گرانشی آینده که ممکن است ساخت آنها بیش از یک دهه طول بکشد، میتوانند این فرضیه جدید را تایید یا رد کند.