سیاه‌چاله‌ها احتمالاً منشأ انرژی تاریک مرموز هستند

یک نظریه جدید موسوم به نظریه رادیکال پیشنهاد می کند سیاه چاله ها احتمالاً منشأ انرژی تاریک مرموز هستند.

به تازگی مدل جدیدی برای توضیح منشأ انرژی تاریک ارائه شده است که براساس آن فیزیکدانان فکر می کنند سیاهچاله های اولیه که در ابتدایی ترین لحظات پس از انفجار بزرگ متولد شده اند، مادر انرژی تاریک محسوب می شوند.

به گفته ستاره شناسان، این سیاه چاله ها میتوانند شکل مرموز انرژی را توضیح دهند که بیشتر کیهان را تشکیل می دهد. وجود انرژی تاریک از مشاهدات ستارگان و کهکشان ها استنباط شده است، ولی تاکنون هیچ کس قادر نبوده توضیحی برای چیستی یا منشأ این انرژی مرموز ارائه دهد.

ماده ای که دنیای آشنای اطراف ما را می سازد، تنها ۵ درصد از کل جهان است. ۲۷ درصد دیگر ماده تاریک (Dark matter)، همتای مقابل ماده معمولی است که از خود نوری ساطع، بازتاب یا جذب نمی کند. درصد باقی مانده را نیز – حدود ۶۸ درصد – انرژی تاریک تشکیل می دهد.

این ادعا از سوی یک تیم بین المللی مطرح شد که درصد رشد سیاهچاله ها را در کهکشان های مختلف مقایسه می کردند. طبق گزارش مجله گاردین، تیم به این نتیجه رسید که گسترش توده های مشاهده شده را می توان با سیاهچاله هایی که هسته های« انرژی تاریک» دارند، توضیح داد.

۱۷ محقق در ۹ کشور مختلف یافته های خود را در دو مقاله منتشر شده در مجله Astrophysical و The Astrophysical Journal Letters به ​​اشتراک گذاشتند. این تیم توسط دانشگاه هاوایی هدایت می شد و متشکل از محققانی در بریتانیا، مستقر در STFC RAL Space، The Open University و Imperial College لندن بود.

اخترشناسان با جست وجوی داده های ۹ میلیارد سال تاریخ کیهانی، اولین شواهد از همبستگی کیهانی را کشف کردند. این اصطلاح به معنی این است که رشد سیاه چاله ها در طول زمان با انبساط خود کیهان ارتباط دارد.

این ایده که سیاهچاله ها امکان دارد حاوی چیزی به نام انرژی خلاء (مظهر انرژی تاریک) باشند، موضوع جدیدی نیست و در واقع به صورت تئوری در دهه ۱۹۶۰ مورد بحث قرار گرفته است. ولی جدیدترین پروژه تحقیقاتی فرض می کند که این انرژی و در نتیجه جرم سیاهچاله ها، با گذشت زمان، انبساط جهان و در نتیجه جفت شدن کیهانی افزایش می یابد.

این تیم همچنین محاسبه کردند که چه مقدار از انرژی تاریک در کیهان را میتوان به این فرآیند نسبت داد. آنها دریافتند که سیاهچاله ها به طور بالقوه میتوانند کل انرژی تاریکی را که امروزه در کیهان اندازه گیری می کنیم، توضیح دهند. نتیجه می تواند یکی از اساسی ترین مشکلات کیهان شناسی مدرن را حل کند.

انبساط سریع

آغاز کار جهان هستی به یک انفجار بزرگ که حدود ۱۳.۷ میلیارد سال پیش رخ داد بازمی گردد. انرژی حاصل از این انفجار فضا و زمان باعث شد که جهان به سرعت گسترش یابد و همه کهکشان ها از یکدیگر دور شوند.

براساس دانش آن زمان ، دانشمندان تا اواخر سال ۱۹۹۰ انتظار داشتند این انبساط به دلیل تأثیر گرانش بر تمام مواد کیهان به تدریج کند شود. اما زمانی که تلسکوپ فضایی هابل چیز عجیبی را کشف کرد، این طرز تفکر به کلی دستخوش تغییر شد.

مشاهده ستارگان در حال انفجار نشان داد که در گذشته، جهان در واقع کندتر از امروز منبسط می شد. بنابراین انبساط کیهان همانطور که همه فکر می کردند به دلیل گرانش کند نبوده، بلکه در عوض شتاب گرفته است.

این کشف بسیار غیرمنتظره بود و اخترشناسان برای توضیح آن از هیچ تلاشی دریغ نکردند. برای توضیح این موضوع، پیشنهاد شد که یک انرژی تاریک مسئول بیرون راندن اشیا با قدرت بیشتری نسبت به گرانش است که اشیا را به هم نزدیک می کند.

مفهوم و منشأ انرژی تاریک بسیار شبیه به ساختار ریاضیاتی بود که انیشتین زمانی به آن اعتقاد داشت، اما بعداً آن را کنار گذاشت: یک ثابت کیهانی که مخالف گرانش است و جهان را از فروپاشی باز می دارد.

انفجارهای ستاره ای

علاوه بر منشأ، چیستی انرژی تاریک نیز با سیاهچاله ها قابل توضیح است. سیاهچاله ها معمولاً زمانی به وجود می آیند که ستارگان پرجرم در انتهای عمر خود منفجر شده و می میرند. گرانش و فشار در این انفجارهای شدید، مقادیر زیادی از مواد را در فضای کوچکی فشرده می کند. به عنوان مثال ، ستاره ای به جرم خورشید ما در فضایی به اندازه چند ده کیلومتر فشرده می شود.

کشش گرانشی سیاهچاله به قدری قوی است که حتی نور هم نمی تواند از آن فرار کند و همه چیز به داخل مکیده می شود. در مرکز سیاهچاله مکانی به نام تکینگی وجود دارد که در آن ماده به نقطه ای با چگالی بی نهایت خرد می شود. مشکل این است که تکینگی ها یک ساختار ریاضی هستند که نباید وجود داشته باشند!

سیاهچاله هایی که در مرکز کهکشان ها قرار دارند، بسیار سنگین تر از سیاه چاله هایی هستند که در هنگام مرگ ستارگان به وجود می آیند. این سیاهچاله های کهکشانی بسیار پرجرم می توانند میلیون ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید ما وزن داشته باشند.

همه سیاهچاله ها با تجمع ماده، بلعیدن ستاره هایی که خیلی نزدیک می شوند و یا با ادغام شدن با سیاهچاله های دیگر، بزرگ و بزرگ تر می شوند. بنابراین ما انتظار داریم که با بزرگتر شدن جهان، آن ها نیز بزرگتر شوند. در جدیدترین مقاله، تیم به سیاهچاله های غول پیکر و پرجرم در مرکز کهکشان ها نگاه کرد و دریافت که این سیاهچاله ها در طی میلیاردها سال جرم می گیرند.

در نهایت، نتیجه اصلی تمام این مطالعات این است که سیاهچاله ها می توانند مقدار لازم انرژی خلاء را برای محاسبه تمام انرژی تاریکی که امروزه در کیهان اندازه گیری می کنیم، فراهم کنند. این موضوع نه تنها منشأ انرژی تاریک در کیهان را توضیح می دهد، بلکه ما را وادار می کند درک خود از سیاهچاله ها و نقش آن ها در کیهان را بطور اساسی بازنگری کنیم. هرچند برای آزمایش و تأیید این ایده، چه از روی مشاهدات آسمان و چه از نظر تئوری، تلاش بسیار بیشتری نیاز است.