سیاه چاله های اولیه و جستجوی ماده تاریک از چند دنیا - مجله یک کامپیوتر

خبرنگاران| موسسه کاولی میزبان پروژه های میان رشته ای بسیاری است و از توانایی های متنوع افراد حاضر در موسسه بهره فراوانی می برد. اما یکی از پروژه های جذاب این موسسه مربوط به مطالعه سیاه چاله هایی است که در ابتدای کیهان و قبل از تشکیل ستاره ها و کهکشان ها به وجود آمده اند. این سیاهچاله های اولیه با PBH ها (مخفف Primordial Black Holes) می توانند بذر های اولیه سیاهچاله های ابرپرجرم موجود در هسته کهکشان ها و یا منبع بخشی از امواج گرانشی رصد شده باشند. همچنین می توان وجود برخی عناصر سنگین را به وسیله PBH ها شرح داد، اما جذاب تر از همه این که شاید ماده تاریک که بخش اعظمی از محتوی مادی کیهان را تشکیل می دهد از PBH ها تشکیل شده باشد.

به گزارش خبرنگاران؛ اخیرا در نظریات بنیادی، اخترفیزیک و رصد های PBH پیشرفت های مهمی رخ داده و گروهی از فیزیکدانان ذرات، کیهان شناسان و منجمان آن را پیش می برند که برخی از آن ها عضو موسسه کاولی هستند. داستان از این قرار است که کیهان اولیه محیطی بسیار چگال است به طوری که اگر ناحیه ای بیش از پنجاه درصد چگالی میانگین کیهان را داشته باشد به سیاه چاله تبدیل می گردد، اما افت و خیز های معمول چگالی بسیار کوچکتر از این هستند.

با این وجود در دنیا اولیه ساز و کار هایی هست که می تواند شرایط مناسب تشکیل سیاه چاله ها را فراهم کند. یکی از نمونه های هیجان انگیز بچه دنیا هایی (Baby Universe) است که در دوران تورم به وجود می آیند. تورم، دورانی از انبساط بسیار سریع کیهان است که بذر های اولیه تشکیل کهکشان ها و خوشه های کهکشانی در این دوران فراوری می شوند.

یک بچه دنیا کوچک در طی تورم می تواند قسمتی از دنیا را جدا کند سپس رمبش نموده و با آزاد کردن مقدار بسیار زیادی انرژی درون یک ناحیه کوچک باعث تشکیل سیاه چاله گردد. بچه دنیا های عظیمتر حتی سرنوشت عجیب تری هم دارند. اگر این بچه دنیا ها عظیمتر از یک مقدار حدی باشند نسبیت عام اینشتین اجازه می دهد که این دنیا ها از بیرون و درون کاملا متفاوت به نظر برسند. یک ناظر درون این دنیا، آن را به صورت دنیای در حال انبساط خواهد دید، اما ناظری که در بیرون این دنیا واقع شده است (مثل ما آن را به صورت یک سیاهچاله مشاهده می نماید. هر دو بچه دنیا عظیم و کوچک از دید ما در بیرون به صورت سیاهچاله اولیه دیده می شوند و ساختار درونی یا چند دنیای آن ها پشت افق رویدادشان پنهان خواهد ماند. افق رویداد مرزی است که همه چیز حتی نور درون آن نمی تواند از آن خارج گردد.

در مقاله جدید این تیم، علاوه بر مطرح کردن سناریوی جدید برای تشکیل PBH ها، نشان میدهند که چنین سیاه چاله هایی می توانند توسط دوربین بسیار عظیم HSC در تلسکوپ هشت و دو دهم متری سوبارو ثبت شوند. احتمالا این مقاله برای تیم HSC که به دنبال سیاه چاله های اولیه هستند هیجان انگیز است.

این تیم سال گذشته بنا بر رصدهایشان گزارشی از رصد های جدید را منتشر کرد که PHB را مقید به انواع خاصی می نمایند. استفاده از HSC در این تحقیق لازم است. در واقع HSC هر چند دقیقه یک بار از کهکشان آندرومدا عکسی تهیه می نماید و اگر یک سیاه چاله از بین ما و یک ستاره در کهکشان عبور کند، گرانش آن باعث خمیدگی نور ستاره شده و برای مدت کوتاهی آن را تقویت می نماید.

مدت زمان روشن شدن ستاره تابعی از جرم سیاهچاله است. فزونی HSC اینجاست که در واقع با تصویربرداری از کهکشان آندرومدا، از صد ها میلیون ستاره به طور همزمان تصویربرداری می نماید تا شانس عبور یک سیاهچاله از مقابل یک ستاره را افزایش دهد.

رصد های اولیه HSC همین حالا هم یک رویداد را گزارش نموده که میتواند نامزدی برای عبور یک سیاهچاله با جرم ماه از مقابل یک ستاره باشد. این نشانه اولیه و شواهد نظری باعث شده تا تیم HSC دور جدیدی از رصد ها را برای پاسخ به سوال اصلی آغاز کند: آیا سیاهچاله های اولیه می توانند ماده تاریک باشند؟

از ماده تاریک چه می دانیم؟

ماده تاریک (Dark Matter)، نوعی از ماده است که فرضیه وجود آن در اخترشناسی و کیهان شناسی ارائه شده است تا پدیده هائی را شرح دهد که به نظر می رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم موجود مشاهده شده در دنیا بیشترست. مادهٔ تاریک به طور مستقیم با استفاده از تلسکوپ قابل مشاهده نیست، مشخصاً مادهٔ تاریک نور یا سایر امواج الکترومغناطیسی را به میزان قابل توجهی جذب یا منتشر نمی نماید.

به بیان دیگر مادهٔ تاریک به سادگی ماده ای است که واکنشی نسبت به نور نشان نمی دهد. در عوض، وجود و ویژگی های مادهٔ تاریک را می توان به طور غیرمستقیم و به وسیله تأثیرات گرانش بر روی مادهٔ مرئی، تابش و ساختار عظیم مقیاس دنیا نتیجه گرفت. طبق داده های تیم مأموریت پلانک در سال 2013 و بر پایهٔ مدل استاندارد کیهان شناسی، کل جرم-انرژی موجود در دنیا شناخته شده شامل 4.9٪ مادهٔ معمولی، 26.8٪ مادهٔ تاریک و 68.3٪ انرژی تاریک تشکیل شده است. یعنی مادهٔ تاریک 26.8٪ کل مادهٔ موجود در دنیا را تشکیل می دهد و انرژی تاریک و مادهٔ تاریک روی هم رفته 95.1٪ از کل محتویات دنیا را تشکیل می دهند.

ماده تاریک چیزی است که بخش اعظم و تقریبا کل دنیا را تشکیل داده است، اما فعلا مطلقا نمی دانیم که چیست. در واقع، قلمرو تاریکی از ماده سیاه می تواند همین الان درست جلوی بینی ما وجود داشته باشد. ماده تاریک اختراع شده است تا پدیده هایی را شرح دهد که به نظر می رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم موجود مشاهده شده در دنیا بیشتر است.

نظریه ماده تاریک برای شرح بسیاری از مشاهدات گیج نماینده نجومی مطرح شده است. برای مثال، بر اساس یکی از این مشاهدات ستاره ها در فضای بیرونی کهکشان های مارپیچی مثل کهکشان ما، به سرعت در حال چرخش اند. همانند بچه ای که سوار بر چرخ وفلکی پر سرعت است، این ستارگان باید به فضای بین ستاره ای پرت شوند؛ اما چنین اتفاقی رخ نمی دهد. اخترشناسان استدلال می نمایند که برای این مساله، باید از اثرات گرانشی ماده بسیار عظیمی که هیچ نور قابل تشخیصی از خود ساطع نمی نماید، متشکر باشیم.

منبع: sciencedaily

گروه ساختمانی آبان: گروه ساختمانی آبان: بازسازی ساختمان و تعمیرات جزئی و کلی و طراحی ویلا و فضای سبز و روف گاردن، طراحی الاچیق، فروش درب های ضد سرقت