إحدى نظريات ستيفن هوكينج الأكثر شهرة حول المادة المظلمة – أن هذه المادة الغامضة وغير المرئية تتكون من الثقوب السوداء البدائية – عانت مؤخراً من ضربة قوية. يأتي هذا الاستنتاج من تلسكوب هائل التقط صورة لمجرة بأكملها في طلقة واحدة.
النتائج لا تستبعد تماما فكرة ستيفن هوكينج الشهيرة. لكنهم يشيرون إلى أن الثقوب السوداء البدائية يجب أن تكون صغيرة جدًا لتفسير المادة المظلمة.
سر المسألة المظلمة
المادة المظلمة هي الاسم الذي يطلقه الفيزيائيون لشرح ظاهرة غامضة بشكل خاص: كل شيء في الكون يتحرك ويدور ويدور كما لو كان هناك كتلة أكثر مما يمكننا اكتشافه. تتراوح تفسيرات المادة المظلمة من جسيمات شبحيّة تدعى النيوتريونات إلى جزيئات غير معروفة ، إلى قوانين فيزياء جديدة.
في السبعينيات ، افترض ستيفن هوكينج وزملاؤه أن الانفجار الكبير ربما يكون قد أحدث عددًا كبيرًا من الثقوب السوداء الصغيرة نسبيًا – كل واحدة بحجم البروتون. سيكون من الصعب رؤية هذه الثقوب السوداء الصغيرة القديمة ، ومع ذلك فإنها تمارس شدًا ثقيلًا كبيرًا على أشياء أخرى – وهما الخاصية المعروفة للمادة المظلمة. [أكبر 11 أسئلة لم تتم الإجابة عنها حول المادة المظلمة].
حتى الآن ، لا يمكن اختبار هذه النظرية إلا من أجل الثقوب السوداء البدائية الأثقل من القمر. ولكن مع تحسن التكنولوجيا ، تمكن العلماء من التقاط صور أكثر وضوحًا ووضوحًا للفضاء الخارجي. تعد الكاميرا الرقمية Hyper Suprime-Cam (HSC) الموجودة على تليسكوب سوبارو في هاواي قطعة متقدمة من تقنية التصوير التي يمكنها التقاط صورة لكامل مجرة Andromeda (أقرب مجرة خاصة بنا) في طلقة واحدة. استخدم Masahiro Takada وفريقه في معهد Kavli للفيزياء والرياضيات للكون في اليابان هذه الكاميرا للبحث عن الثقوب السوداء البدائية ؛ وقد نشرت نتائجها في وقت سابق من هذا الشهر في مجلة Nature Astronomy.
لا تنبعث الثقوب السوداء من الضوء ، على الرغم من أن الثقوب السوداء الهائلة ، مثل تلك الموجودة في قلب المجرة Messier 87 ، مهددة بأقراص مشرقة من المادة الساخنة. ومع ذلك ، فإن الثقوب السوداء البدائية أصغر بلايين المرات ولا توجد بها أي مواد مرئية ومتوهجة تحيط بها. بدلاً من ذلك ، فإن البحث عن الثقوب السوداء الصغيرة يعني البحث عن الأماكن التي تنحرف فيها حقول الجاذبية القوية – وهي ظاهرة تسمى الاستدلال الميكروي.
تجد التلسكوبات الثقوب السوداء التي تعمل على تأجيج العدسات عن طريق التقاط العديد من الصور المختلفة للنجمة بمرور الوقت. ثقب أسود يمر أمام هذا النجم سوف يشوه ضوءه ، ويجعله وميضًا ؛ أصغر الثقب الأسود ، وأسرع الفلاش. قال تاكادا لـ “لايف ساينس”: “إذا كان لديك جسم مستدير للإقحام ، فلنقل كتلة شمسية واحدة” ، مشيراً إلى كتلة الشمس ، “إن الجدول الزمني [لفلاش” الإقراض الصغير] يشبه بضعة أشهر أو سنة. ” لكن الثقوب السوداء البدائية التي كانوا يبحثون عنها كانت تحتوي على جزء صغير فقط من تلك الكتلة ، أي كتلة القمر تقريبًا. هذا يعني أن ومضاتهم ستكون أقصر بكثير. وقال تاكادا إن HSC “فريد من نوعه” ، لأنه سمح لهم بالتقاط صور لجميع النجوم في مجرة أندروميدا في وقت واحد ، في فترات تعرض سريعة للغاية (لعلماء الفلك) – كان كل فاصل طوله دقيقتان فقط.
التقط تاكادا وفريقه حوالي 200 صورة لمجرة أندروميدا على مدار 7 ساعات في ليلة صافية. وجدوا فقط حدث واحد microlensing المحتملة. وقال تاكادا إنه إذا كانت الثقوب السوداء البدائية تشكل جزءًا كبيرًا من المادة المظلمة ، فمن المفترض أن يشاهدوا ما يقرب من 1000 إشارة مستدقة.
وقال سيمون بيرد ، عالم فيزياء الثقب الأسود بجامعة كاليفورنيا – ريفرسايد ، الذي لم يشارك في العمل: “الإقراض المصغر هو المعيار الذهبي لاكتشاف الثقوب السوداء أو استبعادها”. “هذا العمل يستبعد الثقوب السوداء البدائية كمادة مظلمة في مجموعة من الجماهير حيث كانت القيود السابقة ليست قوية ولا قوية مثل هذه الجديدة. إنها نتيجة لطيفة جدا.”
هل كان هذا هو المسمار الأخير في التابوت؟ هل نظرية هوكينغ ميتة حقًا؟ لم يكن الأمر كذلك ، حسب بيرد وتاكادا ، الذين يقولون إن الثقوب السوداء البدائية لمجموعة معينة من الجماهير لم يتم القضاء عليها بالكامل كمرشحين. [أكثر أفكار ستيفن هوكينغ عن الثقوب السوداء]
وقال بيرد لـ “لايف ساينس”: “لا تزال هناك بعض الكتل حيث تكون القيود ضعيفة ، حوالي 20 إلى 30 كتلة شمسية”. “لا يزال من الممكن أن يكون ما بين 1٪ إلى 10٪ من المادة المظلمة … وما زالت هناك نافذة على الكتل السفلية ، مثل كتلة كويكب صغير للغاية.”
وقال تاكادا “فيزيائيونا متحمسون للغاية لأنه لا تزال هناك نافذة”. لا يمكن أن تستبعد البيانات تلك الثقوب السوداء الصغيرة جدًا لأن سنابض تلك الثقوب السوداء ستكون قصيرة جدًا ، “لذلك نحن بحاجة إلى التفكير في طريقة أخرى للقيام بذلك.”
ومع ذلك ، تم اكتشاف “فلاش” واحد في الاستطلاع الخاص بهم. على الرغم من أنها كانت نتيجة أولية فردية ، إلا أنها قد تكون مهمة بشكل لا يصدق: الكشف الأول عن الثقب الأسود البدائي ، والذي سيكون بمثابة التحقق الأساسي لبعض أعمال هوكينج.
وقال تاكادا “ملاحظة واحدة فقط ليست مقنعة.” “نحتاج إلى مزيد من الملاحظات للتأكيد. إذا كان ذلك بالفعل [ثقبًا أسودًا بدائيًا] ، يجب أن نستمر في العثور على نفس الشيء” حيث يستمرون في استخدام HSC للبحث عن المزيد من الإقراض الصغير.
حسب ميريديث فور من
Live Science Contributor
