پیش‌بینی پژوهشگران: به گمان زیادً به‌زودی ناظر انفجار یک سیاه‌چاله خواهیم بود_مستطیل زرد

دانشمندان در پژوهشی نظری اظهار کرده‌اند که بشر امکان پذیر در طول دهه آینده، برای نخستین بار ناظر انفجار یک سیاه‌چاله باستانی باشد. این اتفاقات کیهانی نادر در صورت وقوع، نه تنها وجود سیاه‌چاله‌های نخستین را اثبات می‌کند، بلکه دریچه‌ای بی‌سابقه برای فهمیدن ماهیت اسرارآمیز ماده تاریک می‌گشاید.

سیاه‌چاله‌ها می‌توانند در گذر زمان جرم و انرژی خود را از دست بدهند و این فرآیند از طریق اتفاق‌ای به نام تابش هاوکینگ رخ می‌دهد. هرچه سیاه‌چاله کوچک‌تر باشد، تابش بیشتری گسیل می‌کند و در نتیجه داغ‌تر می‌بشود. سرانجام، این روال به نقطه‌ای می‌رسد که سیاهچاله در انفجاری عظیم ناپدید می‌بشود.

سوال این است که آیا می‌توان انفجار یک سیاه‌چاله را مشاهده کرد؟ جواب احتمالا مثبت باشد، به شرط آنکه مجموعه‌ای از شرایط خاص فراهم بشود. در آن صورت، ابزارهای علمی جاری این توانایی را دارند که این چنین رویدادی را در یک دهه آینده ثبت کنند.

سیاه‌چاله‌های نخستین (PBH) نقطه‌ی اغاز جست‌وجو به شمار می‌آیند. این اجرام کیهانی بلافاصله بعد از بیگ‌بنگ شکل گرفتند و هرچند تا بحال چندین فرضیه درمورد‌ی وجود آن‌ها نقل شده، شواهد قطعی برای اثباتشان در دست نیست. اگر این سیاه‌چاله‌ها واقعاً وجود داشته باشند، بیشترین گمان انفجار نیز به آن‌ها مربوط است؛ چون ابعاد کوچکی دارند و نزدیک به ۱۴ میلیارد سال زمان کافی برای تبخیر داشته‌اند.

سیاه‌چاله‌ی نخستین فرضی و استاندارد، به‌تنهایی چندان امیدی برای مشاهده انفجار فراهم نمی‌کند. بر پایه برآوردهای نظری، این چنین رویدادی تنها به‌طور میانگین هر صدهزار سال یک‌بار رخ می‌دهد که وقتی زیاد طویل برای انتظار است. پژوهشگران در جست‌وجوی راهی برای افزایش بسامد این انفجارها، به سناریوهای تازه‌ای اندیشیدند و به ایده‌ای دلنشین دست یافتند که با یکی از بزرگ‌ترین معماهای کیهان ربط دارد: ماده تاریک.

ماده تاریک عنصری فرضی است که سراسر جهان را دربرگرفته است. شواهد بسیاری بر وجود آن دلالت دارد، اما ماهیت دقیقش هم چنان ناشناخته باقی مانده است. این ماده تنها از راه گرانش بر جهان تاثییر می‌گذارد و به همین علت به‌طور مستقیم مشاهده نمی‌بشود. برخی مطالعات نظر داده‌اند همان گونه که در ماده معمولی نیروها و ذرات گوناگون وجود دارند، ماده تاریک نیز امکان پذیر قسمت معادل و ناشناخته‌ای داشته باشد.

از دیدگاه نظری، سیاه‌چاله‌ها می‌توانند دارای بار الکتریکی باشند. پژوهش تازه نظر می‌کند که سیاه‌چاله‌های نخستین به‌جای بار الکتریکی معمولی، دارای بار الکتریکی تاریک می باشند. در این حالت، برهم‌کنش آن‌ها از طریق «فوتون تاریک» انجام می‌بشود؛ همان گونه که فوتون‌های معمولی واسطه‌ی نیروی الکترومغناطیسی شناخته‌شده‌اند. این چنین، این برهم‌کنش می‌تواند شامل باری ناشی از یک «الکترون تاریک» سنگین باشد.

اگر جمعیتی از این چنین سیاه‌چاله‌های فرضی در جهان وجود داشته باشند، نرخ انفجار آن‌ها دیگر یک‌بار در هر صدهزار سال نخواهد می بود، بلکه به نزدیک به یک‌بار در هر دهه می‌رسد. اهمیت این نوشته در آن است که انفجار این چنین سیاه‌چاله‌هایی با ابزارهای جاری رویت‌پذیر است و می‌تواند ویژگی‌هایی از جهان را آشکار کند که هیچ راه فرد دیگر برای آزمودنشان وجود ندارد.

یاکین ایگواز خوان، پژوهشگر پسادکتری فیزیک در دانشگاه ماساچوست امهرست، توضیح می‌دهد:

ما می‌دانیم چطور تابش هاوکینگ را رصد کنیم. با نسل جاری تلسکوپ‌ها می‌توانیم آن را ببینیم و چون تنها سیاه‌چاله‌هایی که امروز یا در آینده نزدیک توانایی انفجار دارند همین سیاهچاله‌های نخستین می باشند، اگر تابش هاوکینگ مشاهده بشود، بدین معنی است که ما در حال تماشای انفجار یک سیاه‌چاله نخستین هستیم.

مطالعات نظری درمورد‌ی آنچه امکان پذیر در کیهان وجود داشته باشد، اهمیت بسیاری دارند، چون مسیر جست‌وجوی سیگنال‌های درست را آشکار می‌کنند. افزون‌بر این، کیهان سرشار از غافلگیری است و حتی اگر آنچه را انتظار داریم نیابیم، گمان دارد به کشف اتفاق‌ای غیرمنتظره دست اشکار کنیم.

مطالعه در نشریه Physical Review Letters گزارش شده است.