ماده تاریک چگونه به وجود آمد. نظریه بحث برانگیز هاوکینگ را می توان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب تخمین زد

تحقیقات جدید نشان می دهد که به زودی ممکن است یکی از بحث برانگیزترین نظریه ها را داشته باشیم استیون هاوکینگ برای آزمایش. در دهه 1970، هاوکینگ پیشنهاد کرد که ماده تاریک، ماده نامرئی که بیشتر کیهان را تشکیل می‌دهد، ممکن است از سیاهچاله‌هایی که در اولین لحظات پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند، سرچشمه گرفته باشد.

آریاموادا ناتاراجاناخترفیزیکدانان دانشگاه ییل، یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه ای گفتند:

من فکر می‌کنم نکته هیجان‌انگیز در مورد این ایده این است که چگونه واقعاً به دو سؤال چالش‌برانگیز، مطالعه ماهیت ماده تاریک و تشکیل سیاه‌چاله‌ها به طور همزمان پاسخ می‌دهد. علاوه بر این، ابزارهای جدید، از جمله تلسکوپ فضایی جیمز وب که اخیراً به فضا پرتاب شد، می تواند داده های مورد نیاز برای ارزیابی نهایی نظریه معروف هاوکینگ را فراهم کند.

سیاهچاله ها از آغاز جهان

ماده تاریک به همراه انرژی تاریک بیش از 80 درصد از کیهان را تشکیل می دهد. با این حال، به هیچ وجه با نور تعامل ندارد، فقط جرم دارد و گرانش درون کهکشان ها را تحت تأثیر قرار می دهد. وسوسه انگیز است که بگوییم سیاهچاله ها می توانند معمای ماده تاریک را حل کنند. با توجه به اینکه سیاهچاله ها بسیار تاریک هستند، در تئوری، «پر کردن یک کهکشان با سیاهچاله» ممکن است همه مشاهدات ماده تاریک را توجیه کند.

سیاه چاله ها

بر اساس دانش مدرن، سیاهچاله ها تنها پس از مرگ ستارگان سنگین شکل می گیرند. سپس تحت نیروی گرانش خود فرو می ریزد. بنابراین، برای تشکیل یک سیاهچاله در یک ستاره، به ماده عادی نیاز است و بنابراین، مطالبی که تاکنون با آن سروکار داشته ایم. دانشمندان با محاسبه اولین کیهانی که اولین هیدروژن و هلیوم در آن شکل گرفته اند، مقدار ماده معمولی در جهان را می دانند. به راحتی می توان دریافت که ماده معمولی کافی برای تولید تمام ماده تاریکی که ستاره شناسان تاکنون مشاهده کرده اند وجود ندارد.

غول های خفته

اینجاست که هاوکینگ وارد میدان می شود. در سال 1971، او اظهار داشت که سیاهچاله ها در محیط آشفته از اولین لحظات انفجار بزرگ شکل گرفته اند. در این شرایط، توده های ماده می توانند به طور خود به خود به چگالی لازم برای تشکیل یک سیاهچاله برسند و جهان را قبل از تولد اولین ستاره ها در توده ای از سیاهچاله ها غوطه ور کنند.

هاوکینگ اشاره کرد که “سیاهچاله های اولیه” ممکن است ارتباط قابل توجهی با ماده تاریک داشته باشند. اما علیرغم این ایده جالب، بیشتر اخترفیزیکدانان به جای تمرکز بر روی ماده تاریک به دنبال ذره زیراتمی جدیدی برای توضیح ماده تاریک بودند.

استیون هاوکینگ

علاوه بر این، مدل های تشکیل اولین سیاهچاله چالش بزرگی است. اگر بسیاری از آنها در کیهان اولیه شکل گرفته اند; بنابراین آنها باید تابش باقیمانده از جهان اولیه را تغییر داده باشند که تابش پس زمینه کیهانی (CMB) نامیده می شود. این بدان معناست که این نظریه تنها زمانی می تواند کار کند که تعداد و اندازه سیاهچاله های اولیه نسبتاً محدود باشد. در غیر این صورت، این با اندازه گیری های CMB در تضاد است.

این ایده دوباره در سال 2015 مطرح شد. هنگامی که یک رصدخانه امواج گرانشی با تداخل سنج لیزری برای اولین بار برخورد یک جفت سیاهچاله را تشخیص داد. یک جفت سیاهچاله که بسیار سنگین‌تر از حد انتظار بودند و یکی از راه‌های توجیه جرم آنها این است که آنها باید در روزهای اولیه کیهان شکل گرفته باشند. نه در دل ستاره های در حال مرگ.

یک راه حل ساده

در آخرین مطالعه، Natarajan با هم نیکو کاپلوتی از دانشگاه میامی و گونتر هاسینگر در آژانس فضایی اروپا، آنها نظریه اولین سیاهچاله ها را مطالعه کردند. در این مطالعه، آنها به دنبال یافتن راه حلی برای چگونگی توضیح ماده تاریک و سایر چالش های کیهانی هستند.

برای اینکه آزمایش‌های رصدی کنونی به درستی کار کنند، جرم سیاه‌چاله‌های اصلی باید در محدوده خاصی باشد. در این مطالعه، محققان فرض کردند که جرم اولین سیاهچاله ها حدود 1.4 برابر جرم خورشید است. در مدل ارائه شده توسط این محققان، تمام ماده تاریک در جهان با این سیاهچاله ها جایگزین شده است. آنها سپس در مشاهدات خود به دنبال شواهدی برای تأیید یا رد مدل پیشنهادی بودند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب با LISA برای ارائه داده های مهم برای کشف منشا کیهان

محققان کشف کرده اند که سیاهچاله های اولیه می توانند با کاشت بذر اولین ستارگان و اولین کهکشان ها و اولین سیاهچاله های فوق سنگین نقش مهمی در جهان داشته باشند. مشاهدات نشان می دهد که “ظاهر” ستاره های فوق سنگین، کهکشان ها و سیاهچاله ها در تاریخ کیهان شناسی بسیار سریع است. بسیار سریعتر از انسان، با دانش فعلی و اندک خود، می تواند چگونگی را به دقت مطالعه کند.

نطراجان گفت:

اگر سیاهچاله های اولیه وجود داشته باشد، می توان آنها را دانه هایی در نظر گرفت که همه سیاهچاله های کلان پرجرم، از جمله سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری، از آنها سرچشمه می گیرند. این نظریه ساده است و برای توضیح ماده تاریک به توده ای از ذرات زیراتمی جدید نیاز ندارد.

کاپلوتی در بیانیه ای گفت:

تحقیقات ما نشان می‌دهد که اسرار کیهان‌شناسی مدرن، از ماهیت ماده تاریک تا منشأ سیاه‌چاله‌های پرجرم، را می‌توان بدون معرفی ذره‌ای جدید یا فیزیک جدید رمزگشایی کرد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب

لیزاآنتن فضایی تداخل لیزری (LISA)

در حال حاضر، این ایده فقط یک مدل است. اما دقت آن به زودی قابل آزمایش است. تلسکوپ فضایی جیمز وب، که اخیراً پس از سال ها تاخیر به فضا پرتاب شد، به طور خاص برای پاسخ به سؤالات در مورد منشأ ستاره ها و کهکشان ها طراحی شده است.

نسل بعدی آشکارسازهای امواج گرانشی، به ویژه آنتن فضایی تداخل سنج لیزری (LISA)، در حال آماده شدن برای جمع آوری داده های بیشتر در مورد سیاهچاله ها، از جمله سیاهچاله های اولیه است. همکاری آینده بین تلسکوپ فضایی جیمز وب و LISA اطلاعات کافی را در اختیار اخترشناسان قرار می دهد تا در نهایت رمز منشأ اولین ستاره ها و منشاء ماده تاریک را کشف کنند.

  شیائومی 12 اولترا دارای سیستم بزرگنمایی بهتر و حسگر اثر انگشت اولتراسونیک است

دیدگاهتان را بنویسید