فرضیه چندجهانی می‌تواند کلید حل راز ماده تاریک باشد

فرضیه چندجهانی می‌تواند کلید حل راز ماده تاریک باشد

براساس پژوهش جدید، سیاه‌چاله‌های حاصل از جهان‌های فروپاشیده می‌توانند منبع ماده‌ی تاریک باشند و جهان فعلی ما هم از بیرون مانند سیاه‌چاله به‌نظر می‌رسد.

سال‌ها است دانشمندان می‌کوشند راز ماده‌ی تاریک را حل کنند؛ ماده‌ای مجهول که بیشترین جرم جهان را تشکیل می‌دهد. گرچه ماده‌ی تاریک هیچ نور آشکاری را از خود منتشر نمی‌کند، دانشمندان به‌دلیل آثار گرانشی آن بر خوشه‌های کهکشانی و اجرام فضایی به وجودش اطمینان دارند.

مجموعه‌ی وسیعی از فرضیه‌ها برای توصیف ماده‌ی تاریک وجود دارند: از ذرات تئوری به نام آکسیون‌ها تا ابعاد کشف‌نشده‌ای از فیزیک. حالا دانشمندان سیاه‌چاله‌های آغازین را پیشنهاد داده‌اند؛ اجرامی فرضی که قدمت آن‌ها به طفولیت جهان بازمی‌گردد. براساس پژوهش دانشمندان ایالات متحده و ژاپن و تایوان که نتایجش ماه گذشته در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شد، سیاه‌چاله‌های آغازین از نامزدهای ثابت ماده‌ی تاریک هستند.

علاوه‌بر‌این، پژوهشی جدید به وجود چندجهانی اشاره می‌کند. براساس این فرضیه، جهان ما تنها یکی از چند جهان موجود در ساختاری گسترده و پیچیده‌تر است. اگر ناظری خارج از جهان ما قرار بگیرد، کل شناخته‌‌شده‌ها و اجرامی مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها و وسعت میلیاردها سال نوری را به‌شکل سیاه‌چاله‌‌ی آغازین کوچکی می‌بیند. الکساندر کوسنکو، اخترفیزیک‌دان UCLA و سرپرست پژوهش جدید، درباره‌ی این موضوع می‌گوید:

هنوز نمی‌دانیم ماده‌ی تاریک از چه چیزی تشکیل شده است؛ اما ازآنجاکه از وجود سیاه‌چاله‌ها مطمئیم، طبیعی است فرض کنیم ماده‌ی تاریک از سیاه‌چاله‌های آغازین تشکیل شده است. این سیاه‌چاله‌ها مدت‌ها قبل از شکل‌گیری ستاره‌ها و کهکشان‌ها به‌وجود آمدند.

پژوهش‌های قبلی به وجود سیاه‌چاله‌های آغازین یا PBH-ها به‌عنوان راه‌حلی برای ماده‌ی تاریک اشاره کردند؛ اما گروه کوسنکو سناریو جدیدی برای شکل‌گیری PBH ارائه می‌کند. براساس این سناریو، جهان‌های فرضی نوزاد در اوایل تولد کیهان شکل‌ گرفتند. به‌بیان‌بهتر، انشعاب‌های کیهانی کوچک از جهان ما می‌توانند بذرهای PBH باشند که کلیدی برای رمزگشایی از فرضیه‌ی چندجهانی هستند. در‌حال‌حاضر، تمام فرضیه‌های یادشده در حد تئوری هستند؛ گرچه کوسنکو و همکارانش روش‌هایی برای محدودکردن این فرضیه‌های چالشی با استفاده از تلسکوپ‌های پیچیده در سال‌های آینده پیشنهاد کرده‌اند.

به‌عقیده‌ی دانشمندان، PBHها در طول دوره‌ی تورم کیهانی به‌وجود آمدند. تورم کیهانی به دوره‌ی پس از بیگ بنگ گفته می‌شود که در آن، ابعاد جهان به سرعت گسترش یافتند. برخلاف سیاه‌چاله‌های معمولی که پس از مرگ ستاره‌های غول‌آسا به‌وجود می‌آیند، PBH‌ها در مناطق پرتراکم‌تر فضا‌زمان به‌وجود آمدند؛ در‌نتیجه، این اجرام می‌توانند از‌نظر مقیاس کوچک و از‌نظر جرم در حد جرم سیاره‌ای و حتی کمتر باشد. کوسنکو معتقد است:

جهان آغازین به‌قدری متراکم و چگال بود که حتی نوسان‌های ۳۰ تا ۵۰ درصدی در تراکم بخشی از پلاسمای آغازین را به سیاه‌چاله تبدیل می‌کرد. علاوه‌بر‌این در سال‌های گذشته، نظریه‌پردازان موفق شدند سناریوهای جدیدی برای تشکیل سیاه‌چاله‌های آغازین کشف کنند؛ بنابراین، ممکن است در حال نزدیک‌شدن به کشفی بزرگ باشیم.

کوسنکو و همکارانش سناریو شکل‌گیری PBH را در پژوهش خود با عنوان حباب‌های کاذب خلأ توصیف می‌کنند. این حباب‌ها تکه‌های کوچکی از فضا‌زمان هستند که درمقایسه‌با محیط اطراف کیهانی‌اش، در وضعیت کم انرژی‌تر به‌سر می‌برند. این حباب‌های ناهنجار برای ایجاد PBH‌ها دچار فروپاشی می‌شوند. در این فرایند، مجموعه‌ای از سیاه‌چاله‌ها تولید می‌شوند که براساس این پژوهش می‌توانند توضیحی برای ماده‌ی تاریک باشند.

عجیب‌تر از هر موضوعی این است هر حباب خلأ که رشد زیادی کرده، ممکن است به جهان نوزادی تبدیل شود و از کیهان اولیه ریشه می‌گیرد. از دید ناظر خارجی، این حباب‌ها همان PBH‌ها هستند؛ اما از دید ناظر داخلی به شکل جهان در حال انبساطی مثل جهان ما هستند.

طبیعتا فرضیه‌ی مذکور باعث مطرح‌شدن این پرسش می‌شود: آیا در یکی از جهان‌های نوزاد زندگی می‌کنیم که از خارج مانند PBH به‌نظر می‌رسند؟ تا زمانی‌که دانشمندان نتوانند به داده‌های رصد واقعی برای پشتیبانی از این نظریه برسند، این فرضیه در حد تئوری باقی خواهد ماند. بدین‌منظور تیم کوسنکو خوش‌بین هستند بتوانند با استفاده از دوربین تلسکوپ سوبارو (HSC) در هاوایی یا تلسکوپ LSST در شیلی که در سال ۲۰۲۲ آغاز به فعالیت خواهد کرد، فرضیه‌ی خود را بیازمایند.

HSC در فاصله‌ی هر چند دقیقه، آندرومدا (نزدیک‌ترین کهکشان) را اسکن می‌کند و بدین‌ترتیب، تصویری به‌روز و دقیق از تغییرات کهکشانی در‌اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. یکی از اهداف این پروژه رصد PBH‌های سرگردانی است که با میدان گرانشی خود باعث خمیدگی یا درخشندگی نور ستاره‌ها می‌شوند. دوربین HSC در‌حال‌حاضر نامزد احتمالی PBH را نشانه‌گذاری کرده است که احتمالا جرمش برابر با جرم ماه است.

LSST نیز حین جمع‌آوری داده‌ها می‌تواند بررسی‌های مشابهی از مرکز کهکشان راه شیری انجام دهد. این تلسکوپ به‌لطف گشودگی دیافراگم بزرگ آینه‌ای، میدان دید وسیع، حساسیت درخورتوجه آشکارساز و کیفیت تصویر مناسب یکی از گزینه‌های مناسب برای آزمایش سناریو PBH خواهد بود.

اگر ماده‌ی تاریک واقعا از PBHهای حبابی تشکیل شده باشد، بسیاری از این PBHها به‌قدری کوچک خواهند بود که رصد آن‌ها حتی با پیچیده‌ترین ابزار نجومی هم کار دشواری خواهد بود. کوسنکو می‌افزاید:

متأسفانه نمی‌توانیم سیاه‌چاله‌های به‌شدت کم‌جرم را شناسایی کنیم و اگر سیاه‌چاله‌های آغازین ماده‌ی تاریک را تشکیل داده باشند، بخش زیادی از این سیاه‌چاله‌ها کشف‌شدنی نخواهند بود. بااین‌حال، اگر سیاه‌چاله‌های آغازین از‌نظر اندازه متنوع باشند، می‌توانیم آن‌ها را براساس دنباله‌ی توزیعشان کشف کنیم.

به‌عبارت‌دیگر، با جست‌وجوی PBHهای بزرگ‌تر می‌توان ردی از همتایان کوچک‌تر آن‌ها پیدا کرد. PBH‌ها ممکن است با ستاره‌های نوترونی هم برخورد کنند؛ در‌نتیجه می‌توان تأثیر آن‌ها بر ستاره‌های نوترونی را آشکار کرد. این تلاش‌ها می‌توانند نتایج رضایت‌بخشی درباره‌ی ماهیت ماده‌ی تاریک و جهان‌های نوزاد و پرسش‌های بی‌شمار درباره‌ی جهان به‌دنبال داشته باشند. PBH‌ها درصورت وجود احتمالا سال‌ها از رصد انسان دور مانده‌اند؛ اما نسل جدید تلسکوپ‌های میدان عریض در‌نهایت این ناهنجاری‌های مخفی و رازهای آن‌ها را آشکار خواهند کرد.

منبع vice

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید