جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

یکی از معروف‌ترین نظریه‌های استیون هاوکینگ درباره سیاه‌چاله‌ها یک ضربه بزرگ خورد

یکی از معروف‌ترین نظریه‌های استیون هاوکینگ درباره سیاه‌چاله‌ها یک ضربه بزرگ خورد

یکی از معروف‌ترین نظریه‌های استیون هاوکینگ درباره‌ی ماده تاریک (که طبق آن، این ماده‌‌ی نامرئی و مرموز، از سیاه‌چاله‌های نخستین شکل گرفته است)، اخیرا ضربه بزرگی خورده است. این نتیجه‌گیری از یک تلسکوپ بزرگ که تصویری کامل از تمام کهکشان در یک عکس گرفته، به دست آمده است.
یافته‌ها کاملا عقیده‌ی استیون هاوکینگ را رد نمی‌کنند اما آن‌ها اظهار می‌کنند که به منظور توضیح ماده تاریک، سیاه‌چاله‌های نخستین باید بسیار ریز می بودند.

معمای ماده تاریک

ماده تاریک نامی است که فیزیک‌دانان برای توضیح یک پدیده‌ی تقریبا رازآلود به کار برده‌اند. همه‌چیز در کیهان حرکت می‌کند، دور مدار می‌گردد و می‌چرخد، گویی بیشتر از چیزی که ما می‌شناسیم، در کیهان جرم وجود دارد. تعریف‌هایی که برای ماده تاریک ارائه شده است، طیفی را از ذرات روح‌مانند به نام نوترینو تا ذرات ناشناخته و قوانین جدید فیزیک شامل می‌شود.
در دهه ۱۹۷۰، استیون هاوکینگ و همکارانش، نظریه‌ای ارائه دادند که طبق آن، بیگ‌بنگ (نظریه انفجار بزرگ) ممکن است تعداد زیادی سیاه‌چاله نسبتا کوچک (هر کدام به اندازه‌ی یک پروتون) ایجاد کرده باشد. هرچند دیدن این سیاه‌چاله‌های کوچک و باستانی، دشوار می‌باشد اما در عین حال، یک کشش گرانشی بزرگ، بر روی اشیا دیگر ایجاد می‌کنند. این ایده که به عنوان یکی از معروف‌ترین نظریه‌های استیون هاوکینگ شناخته می‌شود، دو ویژگی مهم از ویژگی‌های شناخته‌شده برای ماده تاریک را توجیه می‌کند.

تا امروز، این نظریه تنها برای سیاه‌چاله‌های اولیه‌ی سنگین‌تر از ماه قابل آزمایش بود. اما با پیشرفت فناوری، دانشمندان قادر بوده‌اند تا عکس‌های واضح‌تری از فضا بگیرند. دوربین دیجیتال هایپر سوپریم کم (The Hyper Suprime-Cam – HSC) بر روی تلسکوپ سوبارو (Subaru) در هاوایی، یک ابزار پیشرفته از تکنولوژی تصویربرداری است که می‌تواند تصویری از تمام کهکشان آندرومدا، ‌نزدیک‌ترین کهکشان به کهکشان خودمان، در یک عکس ثبت کند. ماساهیرو تاکادا (Masahiro Takada) و تیمش در انستیتو ریاضیات و فیزیک کهکشان کاولی (Kavli) در ژاپن، از این دوربین به منظور جستجو برای سیاه‌چاله‌های نخستین استفاده کردند. یافته‌های آن‌ها اوایل ماه آوریل در ژورنال ستاره‌شناسی طبیعت منتشر شد.

گرانش کوانتومی چیست؟

سیاه‌چاله‎ها نوری از خود ساطع نمی کنند، اگرچه سیاه‌چاله‌های عظیم‌الجثه، مانند سیاه‌چاله مرکزی کهکشان M87 دارای حاشیه‌ای از دیسک‌های مواد داغ می‌باشند. اما سیاه‌چاله‌های نخستین، میلیاردها برابر کوچکتر هستند و ماده‌ی براق و قابل مشاهده‌ای در اطراف آن‌ها وجود ندارد. با این وجود، جستجوی سیاه‌چاله‌های کوچک، از طریق یافتن مکان‌هایی که نیروی گرانشی قدرتمند آن‌ها نور را خم می‌کند، صورت می‌گیرد. این پدیده‌، ریزهمگرایی (Microlensing) نام دارد.

تلسکوپ‌ها، سیاه‌چاله‌های ریزهمگرا را از طریق گرفتن تصاویری از یک ستاره در طول مدت زمانی معین، پیدا می‌کنند. به این صورت که وقتی یک سیاه‌چاله که از جلوی یک ستاره عبور می‌کند، نور آن را منحرف می‌کند و باعث تغییر نور آن می‌شود. هرچه سیاه‌چاله کوچکتر باشد، این تغییر سریع‌تر صورت می‌گیرد.
تاکادا در این‌باره توضیح می‌دهد: «اگر یک شی ریزهمگرا بر فرض دارای جرم خورشیدی باشد، بازه‌ی زمانی (برای تغییر نور ریزهمگرا) در حدود چند ماه یا یک سال خواهد بود.» اما سیاه‌چاله‌های نخستین که آن‌ها به دنبالش بودند، جرم بسیار کمتری از جرم گفته شده را داشتند. جرم آن‌ها تقریبا به اندازه‌ی ماه بود. این یعنی تغییر نور آن‌ها بسیار کوتاه‌تر خواهد بود. HSC منحصر به فرد است. این دوربین اجازه می‌دهد تا تصاویری با بازه‌ی نوردهی بسیار سریع (در مقیاس ستاره‌شناسان) از تمام ستاره‌های کهکشان آندرومدا بگیریم. هر بازه‌ی آن برای گرفتن عکس، تنها دو دقیقه طول می‌کشد.

تاکادا و تیمش در یک شب با آسمان صاف، حدود ۲۰۰ عکس از کهکشان آندرومدا در هفت ساعت گرفتند. آن‌ها تنها یک رویداد ریزهمگرایی بالقوه را یافتند. اگر سیاه‌چاله‌های نخستین، مقدار قابل توجهی از ماده تاریک را تشکیل می‌دادند، آن‌ها باید حدودا ۱۰۰۰ سیگنال ریزهمگرایی را می‌دیدند.
طبق گفته سیمون برد (Simon Bird) یک فیزیکدان متخصص در زمینه‌ی سیاه‌چاله‌ها در دانشگاه کالیفرنیا ریورساید که در این پروژه حضور نداشت: «ریزهمگرایی، استاندارد طلایی برای شناسایی سیاه‌چاله‌ها و یا رد کردن آن‌ها است. این کار سیاه‌چاله‌ها را به عنوان ماده تاریک در یک محدوده‌ی جرمی مشخصی رد می‌کند. این یک یافته‌ی بسیار خوب است.»

دانشمندان در جستجوی میلیون‌ها سیاه‌چاله پنهان در کهکشان هستند

خداحافظی با یکی از معروف‌ترین نظریه‌های استیون هاوکینگ؟

آیا این آخرین میخ به تابوت یکی از معروف‌ترین نظریه‌های استیون هاوکینگ بود؟ آیا نظریه‌ی هاوکینگ واقعا مرده است؟ خیر. طبق گفته‌ی برد و تاکادا، سیاه‌چاله‌های نخستین در یک محدوده جرمی خاص، هنوز به عنوان یک کاندید، حذف نشده‌اند.
برد به لایو ساینس (Live Science) می‌گوید: «هنوز جرم‌های کمتری در حدود ۲۰ تا ۳۰ جرم خورشیدی وجود دارد. این‌ها هنوز می‌توانند ۱ تا ۱۰ درصد از ماده تاریک باشند … و هنوز فرصت‌هایی برای بررسی جرم‌های کمتر، مانند جرم یک سیارک خیلی کوچک، وجود دارد.»

تاکادا می‌گوید: «فیزیکدانان ما بسیار هیجان‌زده هستند، زیرا هنوز یک فرصت وجود دارد. داده‌ها نمی‌توانند این ‌سیاه‌چاله‌های کوچک را رد کنند زیرا تغییر نور ایجاد‌شده توسط این سیاه‌چاله‌ها ممکن است بسیار کوتاه‌تر باشند. پس ما نیاز داریم تا به دنبال یک شیوه‌ی دیگر برای انجام آن باشیم.» اگر چه تاکادا و تیمش تنها یک تغییر نور را در تحقیق خود مشاهده کردند. با توجه به این‌ که این یافته، یک نتیجه‌ی مقدماتی بود، اما می‌تواند بسیار مهم باشد: شناسایی سیاه‌چاله‌ی نخستین برای اولین‌بار، که می‌تواند اثباتی پیشگامانه برای برخی از کارها و نظریه‎های استیون هاوکینگ باشد.

تاکادا می‌گوید: «تنها یک مشاهده، قانع‌کننده نیست. ما به مشاهدات بیشتری به منظور تایید این مسئله نیاز داریم. اگر این واقعا یک سیاه‌چاله نخستین بوده باشد، ما باید به جستجو برای یافتن چیزی مشابه ادامه دهیم.»
در حال حاضر، آن‌ها به استفاده از HSC برای یافتن ریزهمگرایی بیشتر ادامه می‌دهند.


مترجم: احسان اوغر/ ویراستار: زهرا جعفریان/ تحریریه‌ی رسانه‌ی علمی کیهان‌شناس

منبع: space

 دسته‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
43
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
140
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
83
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
56
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
77