قد نتمكن أخيرًا من اختبار واحدة من أكثر أفكار ستيفن هوكينغ بعيدة المنال

بالعربي/ يجب أن يجلب تلسكوب جيمس ويب البيانات التي تشتد الحاجة إليها.

يقترح بحث جديد أننا قد نتمكن قريبًا من اختبار واحدة من أكثر نظريات ستيفن هوكينغ إثارة للجدل.

في سبعينيات القرن الماضي ، اقترح هوكينج أن المادة المظلمة ، المادة غير المرئية التي تشكل معظم المادة في الكون ، قد تتكون من ثقوب سوداء تشكلت في اللحظات الأولى من الانفجار العظيم . 

الآن ، طور ثلاثة علماء فلك نظرية تشرح ليس فقط وجود المادة المظلمة ، ولكن أيضًا ظهور أكبر الثقوب السوداء في الكون. 

“ما أجده شخصيًا مثيرًا للغاية بشأن هذه الفكرة هو كيف توحد بأناقة المشكلتين الصعبتين اللتين أعمل عليهما – وهما التحقيق في طبيعة المادة المظلمة وتكوين الثقوب السوداء ونموها – وحلها بضربة واحدة ، قال المؤلف المشارك في الدراسة بريامفادا ناتاراجان ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ييل ، في بيان . علاوة على ذلك ، يمكن للعديد من الأدوات الجديدة – بما في ذلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي الذي تم إطلاقه للتو – إنتاج البيانات اللازمة لتقييم فكرة هوكينج الشهيرة أخيرًا. 

الثقوب السوداء من البداية 

تشكل المادة المظلمة أكثر من 80٪ من كل المادة في الكون ، لكنها لا تتفاعل مباشرة مع الضوء بأي شكل من الأشكال. إنها تطفو فقط حول كونها ضخمة ، مما يؤثر على الجاذبية داخل المجرات.

من المغري التفكير في أن الثقوب السوداء قد تكون مسؤولة عن هذه الأشياء المراوغة. بعد كل شيء ، الثقوب السوداء مظلمة بشكل مشهور ، لذا فإن ملء المجرة بالثقوب السوداء يمكن أن يفسر نظريًا جميع ملاحظات المادة المظلمة.

لسوء الحظ ، في الكون الحديث ، تتشكل الثقوب السوداء فقط بعد موت النجوم الضخمة ، ثم تنهار تحت وطأة جاذبيتها. مما يجعل الثقوب السوداء يتطلب العديد من النجوم – الذي يتطلب مجموعة من matter.Scientists طبيعية تعرف كيف الأمر الطبيعي بكثير في الكون من حسابات الكون المبكر، حيث أول الهيدروجين و الهليوم تشكيلها. وببساطة لا توجد مادة طبيعية كافية لجعل كل المادة المظلمة التي لاحظها علماء الفلك.

عمالقة النوم 

وهنا جاء دور هوكينج. في عام 1971 ، اقترح أن الثقوب السوداء تشكلت في بيئة فوضوية في اللحظات الأولى للانفجار العظيم. هناك ، يمكن أن تصل جيوب من المادة تلقائيًا إلى الكثافات اللازمة لتكوين الثقوب السوداء ، وإغراق الكون بها قبل أن تتلألأ النجوم الأولى. اقترح هوكينج أن هذه الثقوب السوداء “البدائية” قد تكون مسؤولة عن المادة المظلمة. بينما كانت الفكرة مثيرة للاهتمام ، ركز معظم علماء الفيزياء الفلكية بدلاً من ذلك على إيجاد جسيم دون ذري جديد لشرح المادة المظلمة.

علاوة على ذلك ، واجهت نماذج تشكل الثقب الأسود البدائي مشكلات في الرصد. إذا تشكل عدد كبير جدًا في الكون المبكر ، فقد غيروا صورة الإشعاع المتبقي من الكون المبكر ، والمعروف باسم الخلفية الكونية الميكروية الميكروية (CMB). وهذا يعني أن النظرية تعمل فقط عندما يكون عدد وحجم الثقوب السوداء القديمة محدودًا إلى حد ما ، أو أنها تتعارض مع قياسات الإشعاع CMB. .

تم إحياء الفكرة في عام 2015 عندما وجد مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية أول زوج من الثقوب السوداء المتصادمة. كان الثقبان الأسودان أكبر بكثير مما كان متوقعًا ، وكانت إحدى طرق تفسير كتلتهما الكبيرة هي القول إنهما تشكلتا في بدايات الكون ، وليس في قلوب النجوم المحتضرة.  

حل بسيط 

في أحدث الأبحاث ، قام ناتاراجان ونيكو كابيلوتي من جامعة ميامي وجونثر هاسينجر من وكالة الفضاء الأوروبية بالغطس العميق في نظرية الثقوب السوداء البدائية ، واستكشاف كيفية تفسيرها للمادة المظلمة وربما حل تحديات كونية أخرى.

لاجتياز اختبارات الرصد الحالية ، يجب أن تكون الثقوب السوداء البدائية ضمن نطاق كتلة معين. في العمل الجديد ، افترض الباحثون أن الثقوب السوداء البدائية كانت كتلتها حوالي 1.4 مرة كتلة الشمس. قاموا ببناء نموذج للكون استبدل كل المادة المظلمة بهذه الثقوب السوداء الخفيفة إلى حد ما ، ثم بحثوا عن أدلة رصد يمكنها التحقق من صحة (أو استبعاد) النموذج.

وجد الفريق أن الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تلعب دورًا رئيسيًا في الكون من خلال زرع النجوم الأولى والمجرات الأولى والثقوب السوداء فائقة الكتلة (SMBHs). تشير الملاحظات إلى أن النجوم والمجرات و SMBH تظهر بسرعة كبيرة في التاريخ الكوني ، وربما بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تفسيرها من خلال عمليات التكوين والنمو التي نلاحظها في الكون الحالي.

قال ناتاراجان: “الثقوب السوداء البدائية ، إذا كانت موجودة بالفعل ، يمكن أن تكون البذور التي تتكون منها جميع الثقوب السوداء الهائلة ، بما في ذلك تلك الموجودة في مركز مجرة درب التبانة “.

والنظرية بسيطة ولا تتطلب حديقة من الجسيمات الجديدة لشرح المادة المظلمة.

وقال كابيلوتي في البيان: “تُظهر دراستنا أنه بدون إدخال جسيمات جديدة أو فيزياء جديدة ، يمكننا حل ألغاز علم الكونيات الحديث من طبيعة المادة المظلمة نفسها إلى أصل الثقوب السوداء فائقة الكتلة”.

حتى الآن هذه الفكرة مجرد نموذج ، لكنها يمكن اختبارها قريبًا نسبيًا. تم تصميم تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي أطلق يوم عيد الميلاد بعد سنوات من التأخير ، خصيصًا للإجابة على أسئلة حول أصول النجوم والمجرات. والجيل القادم من كاشفات موجات الجاذبية ، وخاصة الهوائي الفضائي لمقياس التداخل الليزري (LISA) ، مهيأ لكشف المزيد عن الثقوب السوداء ، بما في ذلك الثقوب البدائية إن وجدت. الإعلاناتالمحتوى ذي الصلة

يجب أن يوفر المرصدان معًا لعلماء الفلك معلومات كافية لتجميع قصة النجوم الأولى وربما أصول المادة المظلمة.

قال ناتاراجان: “كان لا يقاوم استكشاف هذه الفكرة بعمق ، مع العلم أن لديها القدرة على التحقق من صحتها قريبًا إلى حد ما”.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com