يقترح بحث جديد أنه يمكننا قريبًا اختبار واحدة من أكثر نظريات ستيفن هوكينغ إثارة للجدل.
في السبعينيات ، اقترح هوكينج ذلك المادة المظلمةيمكن إنشاء المادة غير المرئية التي تشكل معظم الأشياء في الكون الثقوب السوداء تم إنشاؤه في اللحظات الأولى الانفجار العظيم.
الآن ، طور ثلاثة علماء فلك نظرية يمكن أن تفسر ليس فقط وجود المادة المظلمة ولكن أيضًا ظهور أكبر الثقوب السوداء في الكون.
“ما أجده شخصيًا أكثر إثارة حول هذه الفكرة هو أنها تستكشف مشكلتين صعبتين أعمل عليهما – طبيعة المادة المظلمة وتكوين الثقوب السوداء وتطورها – وتحلها في نفس واحد.” قال في بيان. علاوة على ذلك ، يمكن للعديد من الأدوات الجديدة – بما في ذلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي – إنشاء البيانات اللازمة لتقييم مفهوم هوكينج الشهير أخيرًا.
متعلق ب: آراء ستيفن هوكينغ بعيدة المدى حول الثقوب السوداء
الثقوب السوداء من البداية
80٪ من كل مادة في الكون هي مادة مظلمة ، لكنها لا تتفاعل مباشرة مع الضوء بأي شكل من الأشكال. إنه يطفو على نطاق واسع ، مما يؤثر الجاذبية داخل المجرات.
من المغري الاعتقاد بأن الثقوب السوداء قد تكون سبب هذا الشيء المراوغ. بعد كل شيء ، الثقوب السوداء مظلمة بشكل عام ، لذا فإن ملء المجرة بالثقوب السوداء يفسر نظريًا جميع ملاحظات الموضوع.
لسوء الحظ ، في الكون الحديث ، تتشكل الثقوب السوداء فقط بعد موت النجوم الضخمة ثم انهيارها تحت ثقل جاذبيتها. لذلك فإن إنشاء ثقوب سوداء يتطلب الكثير من النجوم – يتطلب الأمر الكثير من المادة العادية. يعرف العلماء مقدار المادة العادية في الكون من حسابات الكون المبكر. هيدروجين و إشعاع تشكلت. ولا يوجد شيء عادي بما يكفي لتفعله بكل المادة المظلمة التي لاحظها علماء الفلك.
عمالقة النوم
من هنا جاء هوكينغ. في عام 1971 ، اقترح أن الثقوب السوداء تتشكل في البيئة الفوضوية للحظات الانفجار العظيم الأولى. هناك ، تصل جيوب المادة تلقائيًا إلى الكثافة اللازمة لتكوين الثقوب السوداء ، وتملأ الفراغ بها قبل أن تتوهج النجوم الأولى. اقترح هوكينج أن هذه الثقوب السوداء “الأولية” قد تكون بسبب المادة المظلمة. على الرغم من أن الفكرة كانت مثيرة للاهتمام ، إلا أن معظم علماء الفلك ركزوا على إيجاد جسيم دون ذري جديد لشرح المادة المظلمة.
علاوة على ذلك ، فإن نماذج التشكل البدائي للثقب الأسود عالقة في مشاكل الملاحظة. كما تشكل العديد في بدايات الكون ، قاموا بتحويل صورة الإشعاع المتبقي من الكون المبكر المعروف باسم الخلفية الكونية الميكروية (CMP). أي أن النظرية تعمل فقط عندما يكون عدد وحجم الثقوب السوداء القديمة صغيرًا جدًا ، أو يتعارض مع قياسات CMB. .
تم إحياء الفكرة في عام 2015 عندما اكتشف مختبر مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية أول زوج من الثقوب السوداء المتصادمة. كان كلا الثقبين الأسودين أكبر بكثير مما كان متوقعًا ، وإحدى طرق تفسير كتلتيهما الأكبر هي القول إنهما تشكلتا في بدايات الكون ، وليس في قلوب النجوم المحتضرة.
حل بسيط
في بحث حديث ، تعمق ناتاراجان ونيكو كابيلوتي من جامعة ميامي وجوندر هاسنجر من وكالة الفضاء الأوروبية في نظرية الثقوب السوداء البدائية ، واستكشفوا كيفية تفسير المادة السوداء وحل التحديات الكونية الأخرى.
لاجتياز اختبارات التتبع الحالية ، يجب أن تكون الثقوب السوداء البدائية ضمن نطاق كتلة معين. في عمل جديد ، قدر الباحثون أن الثقوب السوداء البدائية كانت أثقل 1.4 مرة من الشمس. لقد أنشأوا نموذجًا للكون استبدل كل الأجسام المظلمة بهذه الثقوب السوداء الفاتحة ، ثم بحثوا عن أدلة يمكن ملاحظتها يمكنها التحقق من (أو رفض) النموذج.
اكتشف الفريق أن الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تلعب دورًا رئيسيًا في الكون من خلال زرع النجوم الأولى ، والمجرات الأولى ، وأول ثقوب سوداء فائقة الكتلة (SMBHs). تشير الملاحظات إلى أن النجوم والمجرات والثغرات الصغيرة والمتوسطة تبدو الأسرع في التاريخ الكوني ، وربما تكون أسرع من عمليات التكوين والتطور التي نلاحظها في عالم اليوم.
“الثقوب السوداء الأولية ، إن وجدت ، يمكن أن تكون البذور التي تشكل جميع الثقوب السوداء العملاقة ، بما في ذلك تلك الموجودة في المركز. درب التبانة، “سعيد ناتراجان.
كما أن النظرية بسيطة ولا تتطلب حديقة من الجسيمات الجديدة لشرح المادة المظلمة.
وقال شيب في بيان “تظهر دراستنا أنه بدون إدخال جسيمات جديدة أو فيزياء جديدة ، يمكننا حل ألغاز علم الكونيات الحديث ، من طبيعة المادة المظلمة إلى ظهور الثقوب السوداء فائقة الكتلة.”
حتى الآن هذه الفكرة مجرد نموذج ، لكنها واحدة سيتم اختبارها قريبًا نسبيًا. تم تصميم تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي قدم يوم عيد الميلاد بعد تأخير لعدة سنوات ، خصيصًا للإجابة على أسئلة حول أصل النجوم والمجرات. تستعد أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية من الجيل التالي ، وخاصة الهوائيات الفضائية لمقياس التداخل الليزري (LISA) ، للكشف عن الكثير عن الثقوب السوداء ، بما في ذلك الثقوب السوداء.
يجب أن يوفر المختبرين معًا لعلماء الفلك معلومات كافية لربط قصة النجوم الأولى وظهور المادة المظلمة معًا.
وقال ناتاراجان: “لا مفر من استكشاف هذه الفكرة بعمق ، والتي من المحتمل أن يتم التحقق منها قريبًا”.
نُشر لأول مرة في Live Science.
