بعید است ماده تاریک از ریزسیاهچاله‌ درست شده باشد

یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران دقیق‌ترین آزمایش تا به امروز را روی یکی از نظریه‌های استیون هاوکینگ انجام داده و نتایجی که به دست آورده این نظریه را که می‌گوید بیشترِ ماده‌ی تاریک کیهان از ریزسیاهچاله‌هایی کوچک‌تر از یک دهم میلیمتر تشکیل شده رد می‌کند. جزییات پژوهش آنها در شماره‌ی این هفته‌ی نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده است.
کهکشان راه شیری (چپ) و زن در زنجیر (راست) ۲.۶ میلیون سال نوری از هم فاصله دارند. باور بر اینست که ماده‌ی تاریک در مقایسه با مناطقی که ستارگان کنار هم انباشته شده‌اند، در حجمی بسیار بزرگ‌تر پراکنده شده.
دانشمندان می‌دانند که ۸۵ درصد ماده‌ی موجود در کیهان از جنس ماده‌ی تاریک است. نیروی گرانشی این ماده است که ستارگان کهکشانمان را در کنار هم نگه داشته است و از پراکنده شدنشان جلوگیری می‌کند [به اصطلاح، مانند یک چسب گرانشی]. ولی تلاش‌ها برای یافتن ذرات سازنده‌ی چنین ماده‌ای به کمک آزمایشگاه‌های زیرزمینی یا شتابدهنده‌ها، از جمله برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ که بزرگ‌ترین شتابدهنده‌ی جهان است تاکنون به شکست انجامیده.

همین باعث شده دانشمندان به سراغ نظریه‌ی سال ۱۹۷۴ هاوکینگ درباره‌ی وجود "سیاهچاله‌های آغازین" و این گمان او که سیاهچاله‌های آغازین می‌توانند بخش بزرگی از ماده‌ی نادیدنی تاریک را ساخته باشند بروند. سیاهچاله‌های آغازین بر پایه‌ی نظریه، سیاهچاله‌هایی میکروسکوپی هستند که جرمی به اندازه‌ی یک سیارک یا بیشتر دارند و از رُمبش ماده پدید نیامده‌اند، بلکه تنها می‌توانسته‌اند در شرایط فشار و دمای بالای پس از مهبانگ پدید آمده باشند.

یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران به رهبری ماساهیرو تاکادا از بنیاد کاولی برای فیزیک و ریاضی کیهان، هیروکو نیکورا، نااوکی یاسودا، و پژوهشگرانی از ژاپن، هند، و آمریکا با بهره‌گیری از اثر همگرایی گرانشی به جستجوی سیاهچاله‌های آغازین در فضای میان زمین و کهکشان آندرومدا (زن در زنجیر) پرداختند. اثرهمگرایی گرانشی که نخستین بار توسط اینشتین پیش‌بینی شده بود باعث می‌شود نور اجرام دوردست با گذر از کنار یک جرم بزرگِ نزدیک‌تر، مانند یک سیاهچاله‌ی آغازین، در اثر گرانش آن خم شود و به چشم ما برسد. در افراطی‌ترین موارد، چنین خمش نوری باعث می‌شود ستاره‌ی دوردست (پس‌زمینه) بسیار درخشان‌تر از چیزی که هست دیده شود.

[این گونه] اثرهای همگرایی گرانشی رویدادهایی بسیار کمیابند زیرا برای رخ دادن آنها باید سه چیز دقیقا روی یک خط باشند: یک ستاره در کهکشان آندرومدا، سیاهچاله‌ی آغازین که قرار است کار عدسی گرانشی را انجام دهد، و رصدخانه‌ی زمینی. پس پژوهشگران برای این که شانس چنین رویدادی به بیشینه برسد از دوربین دیجیتال Hyper Suprime-Cam روی تلسکوپ سوبارو در هاوایی بهره گرفتند. این دوربین می‌تواند کل کهکشان آندرومدا را در یک تک‌نما به تصویر بکشد. نظریه می‌گوید که سیاهچاله‌های آغازین در فضای میان‌ستاره‌ای بسیار سریع حرکت می‌کنند، و یک سیاهچاله‌ی آغازین با گذشتن از جلوی یک ستاره باید در اثر همگرایی گرانشی نور آن را بیشتر کند، از همین رو این پژوهشگران چندین عکس گرفتند تا بتوانند پرنورتر شدنِ احتمالیِ یک ستاره در اثر گذشتن از پشت یک سیاهچاله‌ی آغازین را که باید چند دقیقه تا چند ساعت به درازا می‌کشید ثبت کنند.

آنها در یک شب که هوا صاف بود، به مدت هفت ساعت ۱۹۰ عکس پیاپی از آندرومدا گرفتند و با بررسی آنها به دنبال اثرهای همگرایی گرانشیِ احتمالی گشتند. پژوهشگران با فرض این که ماده‌ی تاریک از سیاهچاله‌های آغازین با جرم معین (در این آزمایش، کمتر از جرم ماه) تشکیل شده، انتظار داشتند حدود ۱۰۰۰ رویداد همگرایی گرانشی ببینند. ولی پس از بررسی‌های دقیقِ داده‌ها تنها توانستند یک مورد ببینند. نتایج نشان می‌داد که سیاهچاله‌های آغازین نمی‌توانند چیزی بیشتر از ۰.۱ درصد کل جرم ماده‌ی تاریک را تشکیل داده باشند. بنابراین بعید است که این نظریه درست باشد.

این دانشمندان اکنون بر آنند تا بررسی خود از کهکشان آندرومدا را گسترش دهند. نظریه‌ی دیگری که آنها به بررسی‌اش خواهند پرداخت اینست که آیا سیاهچاله‌های دوتایی‌ که با آشکارساز امواج گرانشی لایگو یافته شدند در حقیقت دو سیاهچاله‌ی آغازین بوده‌اند یا نه.

--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

واژه‌نامه:
Stephen Hawking - primordial black hole - dark matter - Nature Astronomy - star - Milky Way - accelerator - Large Hadron Collider - Big Bang - Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe - Masahiro Takada - Hiroko Niikura - Naoki Yasuda - Japan - India - US - gravitational lensing - Earth - Andromeda galaxy - Albert Einstein - gravitational lens - Hyper Suprime-Cam - Subaru telescope - Hawaii - binary black holes - gravitational wave - LIGO

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه