تحقیقات جدید: کمبود سیاه‌چاله‌های آغازین چالش ماده تاریک را تشدید می‌کند

دانشمندان احتمالا معمای سیاه‌چاله‌های گمشده جهان را حل کرده‌اند

جهان نزدیک به ۱۳٫۸ می‌لیارد سال پیش با بیگ‌بنگ آغاز شد و از آن زمان کیهان جوان با نیرویی اسرار‌آمیز و نامرئی به نام انرژی تاریک به شدت منبسط گردید. با رشد جهان، ماده معمولی که با نور برهم‌کنش دارد در اطراف توده‌های ماده تاریک نامرئی به ارامش رسید و اولین کهکشان‌ها شکل گرفتند. در نهایت ماده تاریک همانند تار و پود گسترده کیهانی کهکشان‌ها را به یکدیگر متصل کرد.

امروزه کیهان‌شناسان برآورد می‌کنند ماده معمولی، ماده تاریک و انرژی تاریک به ترتیب ۵ درصد، ۲۵ درصد و ۷۰ درصد از کل ترکیب جهان را تشکیل می‌دهند. در ابتدا جهان پلاسمایی غیر‌شفاف بود که هیچ نوری نمی‌توانست بدون اینکه به دام می‌دان‌های الک‌ترومغناطیسی تولیدشده از بار‌های متحرک بیفتد، آن را بپیماید. بااین‌حال پس از ۳۸۰ هزار سال سرد شدن و انبساط، پلاسما درن‌هایت با ماده خنثی ترکیب شد و جریانی از ریزموج را انتشار داد که اولین نور جهان بود و امروزه با نام تابش پس‌زمینه کیهانی (CMB) شناخته می‌شود.

کیهان‌شناسان با بازدید از عکس جهان نوزاد در جستجوی اولین سیاه‌چاله‌ها بوده‌اند، اما تا به حال به نتیجه‌ای نرسیده‌اند. به باور برخی فیزیک‌دانان این گمان وجود دارد که تعداد سیاه‌چاله‌های آغازین برای توجیه فرضیه ماده تاریک کافی نباشند، زیرا تا این مدت چگونگی آشکار‌سازی آن‌ها نیز ناشناخته مانده است.

پژوهشگران با پیاده‌سازی مدلی مبتنی بر شکل گسترش یافت‌های مکانیک کوانتوم به نام نظریه می‌دان کوانتومی، به نتیجه‌ای متفاوت رسیدند. آن‌ها متوجه شدند که دلیل عدم کشف سیاه‌چاله‌های آغازین در این است که تعداد آن‌ها در واقع بسیار کمتر از پیش‌بینی‌هاست.

بر پایه نظریه‌ها، سیاه‌چاله‌های آغازین حاصل فروپاشی موج‌های گرانشی مختصر اما قوی بوده‌اند که در کل جهان نوسان کرده‌اند. پژوهشگران با پیاده‌سازی مدل خود بر این موج‌ها فهمیدند که تعداد کمتری از این موج‌ها نسبت به تخمین‌های حاضر با یکدیگر ترکیب خواهند شد تا ساختار‌های بزرگ‌تر جهان را شکل دهند. هرچه تعداد امواج ملزوم برای باز‌سازی این عکس کمتر باشد، تعداد سیاه‌چاله‌های آغازین نیز کمتر خواهد شد.

کریستیانو، یکی از محققان، بیان می‌کند بر پایه باوری گسترده، فروپاشی طول موج‌های مختصر اما قوی در جهان آغازین عامل شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های آغازین بوده است. پژوهش ما مشخص می‌کند تعداد کمتری از این سیاه‌چاله‌ها شکل گرفته‌اند و این تعداد برای در نظر گرفتن این اجرام به عنوان کاندیدای قوی ماده تاریک یا رویداد‌های موج گرانشی کافی نیست.

پژوهشگران برای اثبات نظریه خود به آشکارساز‌های فوق حساس موج گرانشی همانند پروژه آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری (LISA) چشم دوخته‌اند که قرار است در سال ۲۰۳۵ برفراز موشک آریان به فضا پرتاب شود.