هل الثقوب السوداء البدائية هي الجرافيتينوس العملاقة حقًا؟

بالعربي/ إنها لقطة طويلة لفكرة ، ولكن عندما يتعلق الأمر بالكون المبكر ، فهي أفضل ما لدينا.

لا يفهم علماء الفلك أصول أكبر الثقوب السوداء في الكون. تظهر هذه الثقوب السوداء في وقت مبكر جدًا في السجل الكوني لدرجة أننا قد نضطر إلى استدعاء فيزياء جديدة لشرح مظهرها. 

يقترح بحث جديد قصة أصل الفتنة: لم الأولى الثقوب السوداء لم يأت من النجوم ولكن من كتل من الجسيمات الفائقة افتراضية فائقة الغريبة المعروفة باسم غرافيتينو التي تمكنت من البقاء على قيد الحياة في سنوات الفوضى الأولى من الانفجار الكبير .

قليلا سوبر جدا

هناك ثقوب سوداء وثقوب سوداء كبيرة. تقع أكبر الثقوب السوداء في الكون ، والتي يُطلق عليها اسم “الثقوب السوداء فائقة الكتلة” (SMBHs) ، في مراكز كل مجرة ​​تقريبًا في الكون. حتى مجرة درب التبانة لديها وحش كتلته 4 ملايين كتلة شمسية ، يُسمى القوس A *.

الثقوب السوداء العملاقة في الكون الحديث هي مشهد رائع حقًا يمكن رؤيته ، ولكن في العقد الماضي كشف علماء الفلك عن وجود ثقوب سوداء فائقة الضخامة في فجر النجوم والمجرات ، عندما لم يكن عمر الكون حتى مليار سنة. . 

هذا غريب.

إنه أمر غريب لأنه بقدر ما نعلم ، فإن الطريقة الوحيدة لتكوين الثقوب السوداء هي من خلال موت النجوم الضخمة. عندما يموتون ، يتركون وراءهم ثقبًا أسودًا أكبر بعدة مرات من كتلة الشمس . للوصول إلى حالة العملاق الفائق ، يجب أن يندمجوا مع ثقوب سوداء أخرى و / أو يستهلكوا أكبر قدر ممكن من الغاز ، مما يؤدي إلى تضخيم كل تلك الملايين من الكتل الشمسية.

وهذا يستغرق وقتًا. الكثير من الوقت.

في بداية الكون ، استغرقت النجوم نفسها مئات الملايين من السنين لتظهر لأول مرة. وبقدر ما نستطيع أن نقول ، كان بجانب ذلك الجيل الأول من النجوم والمجرات ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة . يبدو أنه لم يكن هناك ما يكفي من الوقت لهذه الثقوب السوداء العملاقة لتتشكل من خلال طريق الموت النجمي المعتاد والعادي ، لذلك هناك شيء مريب.

إما أننا لا نفهم شيئًا أساسيًا حول الفيزياء الفلكية لنمو الثقب الأسود (وهو أمر ممكن تمامًا) ، أو أن الثقوب السوداء العملاقة الأولى تشكلت بالفعل في حقبة سابقة أكثر بكثير ، أكثر بدائية. ولكن لكي يحدث ذلك ، يجب أن تكون الفيزياء التي أوجدت تلك الثقوب السوداء الأولى المحتملة … غريبة.

توأم الجاذبية

كيف غريب؟ حسنًا ، غريب جدًا لدرجة أنه يتجاوز الحدود الحالية للفيزياء المعروفة. لحسن الحظ ، يعمل علماء الفيزياء النظرية بجد ، كل يوم ، للذهاب بعيدًا ، بعيدًا عن الحدود الحالية للفيزياء المعروفة. أحد الأمثلة يسمى التناظر الفائق ، وهو محاولة من قبل علماء الفيزياء لشرح بعض الأعمال الداخلية لعالم الجسيمات والتنبؤ بوجود جسيمات جديدة تمامًا.

في التناظر الفائق ، يتم إقران كل جسيم من النموذج القياسي (الاسم المعطى لأفضل فهم لدينا حاليًا للعالم دون الذري) بشريك. سبب هذا الاقتران هو تناظر أساسي موجود في أعماق الرياضيات قد يصف الطبيعة. لكن هذا التناظر مكسور (من خلال مكائد بعض الآليات المعقدة) ، لذا فإن الجسيمات الشريكة في التناظر الفائق لا تطفو ببساطة في العالم أو تصنع مداخل كبيرة في مصادمات الجسيمات.

بدلاً من ذلك ، وبسبب التماثل المكسور ، تضطر الجسيمات الشريكة إلى الحصول على كتل لا تصدق ، عالية جدًا بحيث لا تظهر إلا في تفاعلات أعلى طاقة في الكون. حتى الآن ، لم نعثر على أي دليل على وجود جسيمات شريكة التناظر الفائق في تجارب المصادم ، لكننا ما زلنا نبحث.

بينما يستمر البحث ، يقضي المنظرون وقتهم في البحث عن النماذج المختلفة وإمكانيات التناظر الفائق. وفي نسخة واحدة ، هناك جسيم يعرف باسم الجرافيتينو . الجرافيتينو هو جسيم شريك التناظر الفائق للجرافيتون ، والذي هو بحد ذاته الجسيم الافتراضي الذي يحمل قوة الجاذبية.الإعلانات

إذا بدأت في القلق من أن كل هذا يبدو افتراضيًا إلى حد ما ، فلا بأس بذلك. إن وجود الجرافيتينو تخميني للغاية ولا يعتمد على أي دليل موجود. ولكن ، كما سنرى قريبًا ، تضفي بعض نماذج الجرافيتينو عليها بعض الخصائص الخاصة جدًا التي تجعلها ناضجة لتكوين الثقوب السوداء.

تشغيل القفاز

إذا كنت تريد إنشاء بعض الثقوب السوداء في الكون المبكر ، فعليك اجتياز بعض التحديات. قبل ظهور النجوم والمجرات الأولى بوقت طويل ، كان الإشعاع يهيمن على كوننا: غمر الضوء عالي الطاقة الكون ، متحكمًا حول المادة ويخبر الجميع عمومًا بما يجب عليهم فعله.

إذا كنت ترغب في إنشاء بعض الثقوب السوداء العشوائية في تلك الحقبة التي يسيطر عليها الإشعاع ، فعليك أن تفعل ذلك بسرعة ، لأن تلك الحقبة في كوننا كانت فوضوية للغاية. وبمجرد تكوين الثقوب السوداء ، عليك أن تبقيها على قيد الحياة. تتبخر الثقوب السوداء من خلال عملية ميكانيكية كمومية تُعرف بإشعاع هوكينغ ، ويمكن أن تختفي الثقوب السوداء الصغيرة (على سبيل المثال ، تلك التي تشكلت من خلال بعض العمليات دون الذرية الغريبة) بسرعة قبل أن تتاح لها فرصة العظمة ، ناهيك عن الكتلة الفائقة.

أدخل الجرافيتينو ، أو على الأقل نسخة واحدة من ذلك الجسيم الافتراضي. وفقًا لمقال بحثي نُشر مؤخرًا في مجلة ما قبل الطباعة arXiv ، كان من الممكن أن يكون للكون المبكر عالي الطاقة الظروف المناسبة لملء الكون بالجرافيتينوس. نظرًا لخصائصها الفريدة (وعلى الأخص ، قدرتها على جذب بعضها البعض بسرعة بسبب الجاذبية) ، يمكن أن تشكل بسرعة ثقوبًا سوداء مجهرية.الإعلانات

مع مرور الوقت في بداية الكون ، يمكن أن تنمو الثقوب السوداء بشكل كبير بما يكفي لتتغذى على الإشعاع المحيط بها قبل أن تستسلم لتبخر هوكينغ. بمجرد إزالة الإشعاع ، يمكن أن تكون كبيرة بما يكفي لمواصلة جمع المواد من خلال العمليات الفيزيائية الفلكية العادية ، مما يوفر البذور لأول ثقوب سوداء عملاقة.

إنها لقطة طويلة لفكرة ، ولكن عندما يتعلق الأمر بالكون المبكر ، فهي أفضل ما لدينا.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com