احتمالاً ماده تاریک از سیاه‌چاله‌های اولیه تشکیل شده است

ماده‌ تاریک که امروزه به عنوان اسرار آمیزترین موضوعات به حساب می‌آید، می‌تواند کمی پس از بیگ بنگ از سیاهچاله‌های اولیه جهان شکل گرفته باشد. تصویر بالا، جهان‌های نوزاد پس از بیگ بنگ را نشان می‌دهد که ما به صورت سیاهچاله مشاهده می‌کنیم.

این سیاهچاله‌های اولیه (PBH) می‌توانند همه یا بخشی از ماده‌ تاریک جهان را تشکیل داده و عامل برخی از سیگنال‌های مشاهده شده‌ی امواج گرانشی باشند. آنها همچنین می‌توانند سیاهچاله‌های پرجرم و عظیم مرکز کهکشان‌ها را تغذیه کرده باشند. علاوه بر آن، این سیاهچاله‌ها می‌توانند هنگام برخورد به ستاره‌های نوترونی آنها را از بین ببرند، این فرآیند سبب آزاد شدن ماده‌ی غنی از نوترون می‌شود که برای تشکیل عناصر سنگین مانند طلا ضروری است (طلای موجود در جهان از کجا آمده است؟).

کیهان شناسان مؤسسه‌ی فیزیک و ریاضیات کیهانی کاولی (Kavli IPMU)، برای درک بیشتر درباره‌ سیاهچاله‌ اولیه، در جهان ابتدایی پس از بیگ بنگ به تحقیق پرداختند. جهان اولیه آن ‌چنان متراکم بود که هر نوسان مثبت در چگالی، در بیش از نیمی از شرایط باعث ایجاد سیاهچاله می‌شد. اگرچه آشفتگی‌های کیهانی که کهکشان‌ها را ایجاد کرده‌ بسیار کوچکتر هستند اما شماری از فرآیندها در ابتدای جهان می‌توانست شرایط مناسبی برای ایجاد سیاهچاله‌ها ایجاد کند.

براساس این پژوهش این احتمال وجود دارد که سیاهچاله‌های اولیه از جهان‌های نوزاد ایجاد شده در طول تورم کیهانی شکل گرفته باشند. تورم کیهانی یک دوره‌ی انبساط سریع است که به اعتقاد دانشمندان عامل ایجاد ساختارهای کیهانی امروزی مانند کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی است. در طول تورم کیهانی، جهان‌های نوزاد می‌توانسته‌اند از جهان ما منشعب شوند. اگرچه یک جهان نوزاد کوچک در دوران آغاز جهان در نهایت فروریزش می‌کرد اما انرژی حاصل از آن در حجم کم باعث ایجاد سیاهچاله می‌شده است.

اگر جهان نوزاد از اندازه بحرانی بزرگ‌تر باشد، نظریه‌ نسبیت عام اینشتین اجازه می‌دهد تا این جهان در حالتی وجود داشته باشد که برای یک ناظر در داخل و خارج متفاوت باشد. یک ناظر داخلی آن را جهانی در حال انبساط می‌بیند، در حالی که ناظر خارجی مانند ما که از روی زمین رصد می‌کنیم، آن را سیاهچاله تعبیر می‌کند. در هر صورت، جهان‌های بزرگ و کوچک نوزاد توسط ما به ‌عنوان سیاهچاله‌های اولیه دیده می‌شوند که ساختار اساسی چندین جهان را در پشت افق رویداد خود را پنهان می‌کنند.

این تیم در مقاله‌ خود، یک فرض ابتکاری برای تشکیل سیاهچاله‌های اولیه ارائه داده و نشان دادند که سیاهچاله‌های فرضیه‌ چندجهانی را می‌توان با استفاده از ابزار Hyper Suprime-Cam یا HSC که بر روی تلسکوپ ۸٫۲ متری سوبارو (Subaru) قرار دارد، پیدا کرد.

بیشتر بخوانید: سیاه‌چاله چیست و چه چیزی در درون آن وجود دارد؟

ابزار HSC توانایی منحصر به ‌فردی در تصویربرداری از کل کهکشان آندرومدا در هر چند دقیقه دارد. بدین ترتیب اگر سیاهچاله از خط دید یکی از ستاره‌ها بگذرد، گرانش آن پرتوهای نور را خم کرده و باعث می‌شود که ستاره برای مدت کوتاهی درخشان‌تر از قبل دیده شود. مدت زمان درخشان‌تر شدن ستاره، جرم سیاهچاله را برای ستاره ‌شناسان آشکار می‌کند. با مشاهدات HSC می‌توان هم ‌زمان ۱۰۰ میلیون ستاره را رصد کرده و یک تور گسترده برای سیاهچاله‌های اولیه پهن کرد که ممکن است از یکی از خطوط دید عبور کنند.

پیش از این نخستین مشاهدات ابزار HSC یک رویداد بسیار جذاب را که مطابق با سیاهچاله‌های اولیه‌ فرضیه‌ چندجهانی و با جرمی قابل مقایسه با جرم ماه است، گزارش کرده است. این تیم با الهام گرفتن از این نشانه‌ اولیه و با درک نظری جدید، دور تازه‌ای از رصدها را برای گسترش تحقیقات انجام می‌دهند تا به آزمایشی قطعی از اینکه آیا سیاهچاله‌های اولیه از فرضیه‌ی چندجهانی می‌توانند کل ماده‌ تاریک جهان را تشکیل دهند یا نه، دست یابند. 

.

بیشتر بخوانید: ۵ دلیل برای اینکه ما احتمالاً در چندجهانی زندگی می‌کنیم