آیا سیاهچاله‌های کلان‌جرم دستاورد یک "گذار فاز" در آغاز کیهان بوده‌اند؟

پیدایش ابرسیاهچاله‌های (سیاهچاله‌های کلان‌جرمِ) بی‌اندازه کمیاب که جرمی بیش از ۱ میلیارد برابر خورشید دارند در یک میلیارد سالِ نخست تاریخ کیهان هنوز یک پرسش بی‌پاسخ در اخترفیزیک است. اکنون نظریه‌پردازان آزمایشگاه ملی بروکهیون، هومن داوودی اصل، پیتر دنتون و جولیا گرلین، مدلی را گسترش داده‌اند برای توضیحِ پیدایش این هیولاهای آغازین و همچنین سرشتِ یک پدیده‌ی دیگر: ماده‌ی تاریک. پژوهشنامه‌ی این دانشمندان در نشریه‌ی فیزیکال ریویو لترز منتشر شده است.

برداشت هنری از فرگشت کیهان که با مهبانگ در سمت چپ و پیدایش تابش زمینه‌ی ریزموج کیهان آغاز می‌شود. با پیدایش نخستین ستارگان، دوران تاریک کیهان پایان می پذیرد و سپس کهکشان‌ها ساخته می‌شوند

دنتون می‌گوید: پیش از پیدایش کهکشان‌ها، کیهان داغ و چگال بود و این به خوبی ثابت شده است.»«این که کیهان چگونه به اندازه‌ی آنچه امروزه می‌بینیم خنک شد موضوعی شایان توجه است زیرا ما داده‌های تجربی‌ای برای توصیفِ چگونگیِ رخ دادن آن نداریم.»

می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که با ذراتِ شناخته شده چه رخ می‌داده زیرا اآنها اغلب با هم برهم‌کنش می‌کنند. ولی اگر ذراتِ هنوز ناشناخته‌ای باشند که کارکردی متفاوت دارند چه؟

برای بررسی این پرسش، این پژوهشگران مدلی را برای "بخش تاریک" کیهان (یا بخش پنهان، dark sector) پدید آوردند، مدلی که در آن، ذراتِ هنوز نایافته‌ فراوانند و به ندرت برهم‌کنش می کنند. در میان این ذرات می‌توان از ذران فراسبکِ ماده‌ی تاریک نام برد که پیش‌بینی می‌شود ۲۸ برابر سبک‌تر از یک پروتون باشند.

دنتون می‌گوید: «بسامدِ برهم‌کنش‌ها میان ذراتِ شناخته شده نشان می‌دهد که ماده، آن گونه که می‌شناسیم، به اندازه‌ی کارآمدی که بتواند سیاهچاله بشود [در خود] نمی‌رُِمبد.»«ولی اگر یک بخش تاریک با ماده‌ی تاریکِ فراسبک وجود داشت، شاید کیهان آغازین می‌توانست شرایط مناسب برای گونه‌ی بسیار کارآمدی از رُمبش را داشته باشد.»

مشاهدات تازه نشان داده‌اند که ابرسیاهچاله‌ها در روزگار آغازین کیهان پدید آمدند، بسیار زودتر از از آنچه فیزیکدانان در گذشته می‌پنداشند. این یافته زمان اندکی را برای توضیحِ رشد ابرسیاهچاله‌ها به جا می‌گذارد.

دنتون می‌گوید: «ما نظربه‌پردازی کردیم که ذرات در بخش تاریک چگونه می‌توانستند دستخوش یک گذار فاز شوند که به ماده توانایی دهد تا به گونه‌ی بسیار کارآمدی تا حد سیاهچاله شدن برُمبد.»«اگر دمای کیهان کاملا مناسب باشد، فشار می‌تواند ناگهان تا سطح بسیار پایینی کاهش یابد و به گرانش اجازه دهد تا برتری یافته و ماده در خود برُمبد.»«درک ما از ذراتِ شناخته شده می‌گوید این فرآیند به طور معمول رخ نمی‌دهد.»

یک چنین گذار فازی رویدادی چشمگیر خواهد بود، حتی برای چیزی به تماشاییِ خود کیهان.

دنتون می‌گوید: «این رمبش‌ها چیزهای مهمی‌اند. آنها موج‌های گرانشی می‌گسیلند. این موج‌ها شکل ویژه‌ای دارند، بنابراین ما آن سیگنال و دامنه‌ی چشمداشتیِ بسامدش یک پیش‌بینی‌هایی می‌کنیم.»

آشکارسازهای کنونی موج گرانشی حس‌مندی کافی برای آزمودن و تایید این نظریه را ندارند، ولی نسل‌های بعدی آشکارسازها شاید توان آشکارسازی سیگنال‌های این موج‌ها را داشته باشند. [همان موج‌هایی که در این نوشتار از آنها گفته شده: * "مدار ماه" به عنوان آشکارساز موج گرانشی پیشنهاد شد]

و فیزیکدانان سپس می‌توانند بر پایه‌ی ویژگی‌های شکلیِ این موج‌ها، وارد جزییاتِ پیدایشِ ابرسیاهچاله‌ها بشوند و در آن دقیق‌تر شوند. تا آن زمان، دانشمندان به ارزیابی داده‌های تازه و پالایش مدل خود ادامه خواهند داد.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

واژه‌نامه:
supermassive black hole - solar mass - Brookhaven National Laboratory - Hooman Davoudiasl - Peter Denton - Julia Gehrlein - dark matter - Physical Review Letters - galaxy - dark sector - proton - frequency - black hole - phase transition - gravitational wave - Big Bang - cosmic microwave background -

منبع: sci-news

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه