فرضيه چندجهاني مي‌تواند كليد حل راز ماده تاريك باشد
سال‌ها است دانشمندان مي‌كوشند راز ماده‌ي تاريك را حل كنند؛ ماده‌اي مجهول كه بيشترين جرم جهان را تشكيل مي‌دهد. گرچه ماده‌ي تاريك هيچ نور آشكاري را از خود منتشر نمي‌كند، دانشمندان به‌دليل آثار گرانشي آن بر خوشه‌هاي كهكشاني و اجرام فضايي به وجودش اطمينان دارند.
مجموعه‌ي وسيعي از فرضيه‌ها براي توصيف ماده‌ي تاريك وجود دارند: از ذرات تئوري به نام آكسيون‌ها تا ابعاد كشف‌نشده‌اي از فيزيك. حالا دانشمندان سياه‌چاله‌هاي آغازين را پيشنهاد داده‌اند؛ اجرامي فرضي كه قدمت آن‌ها به طفوليت جهان بازمي‌گردد. براساس پژوهش دانشمندان ايالات متحده و ژاپن و تايوان كه نتايجش ماه گذشته در مجله‌ي Physical Review Letters منتشر شد، سياه‌چاله‌هاي آغازين از نامزدهاي ثابت ماده‌ي تاريك هستند.
علاوه‌بر‌اين، پژوهشي جديد به وجود چندجهاني اشاره مي‌كند. براساس اين فرضيه، جهان ما تنها يكي از چند جهان موجود در ساختاري گسترده و پيچيده‌تر است. اگر ناظري خارج از جهان ما قرار بگيرد، كل شناخته‌‌شده‌ها و اجرامي مثل ستاره‌ها و كهكشان‌ها و وسعت ميلياردها سال نوري را به‌شكل سياه‌چاله‌‌ي آغازين كوچكي مي‌بيند. الكساندر كوسنكو، اخترفيزيك‌دان UCLA و سرپرست پژوهش جديد، درباره‌ي اين موضوع مي‌گويد:
هنوز نمي‌دانيم ماده‌ي تاريك از چه چيزي تشكيل شده است؛ اما ازآنجاكه از وجود سياه‌چاله‌ها مطمئيم، طبيعي است فرض كنيم ماده‌ي تاريك از سياه‌چاله‌هاي آغازين تشكيل شده است. اين سياه‌چاله‌ها مدت‌ها قبل از شكل‌گيري ستاره‌ها و كهكشان‌ها به‌وجود آمدند.
پژوهش‌هاي قبلي به وجود سياه‌چاله‌هاي آغازين يا PBH-ها به‌عنوان راه‌حلي براي ماده‌ي تاريك اشاره كردند؛ اما گروه كوسنكو سناريو جديدي براي شكل‌گيري PBH ارائه مي‌كند. براساس اين سناريو، جهان‌هاي فرضي نوزاد در اوايل تولد كيهان شكل گرفتند. به‌بيان‌بهتر، انشعاب‌هاي كيهاني كوچك از جهان ما مي‌توانند بذرهاي PBH باشند كه كليدي براي رمزگشايي از فرضيه‌ي چندجهاني هستند. در‌حال‌حاضر، تمام فرضيه‌هاي يادشده در حد تئوري هستند؛ گرچه كوسنكو و همكارانش روش‌هايي براي محدودكردن اين فرضيه‌هاي چالشي با استفاده از تلسكوپ‌هاي پيچيده در سال‌هاي آينده پيشنهاد كرده‌اند.
به‌عقيده‌ي دانشمندان، PBHها در طول دوره‌ي تورم كيهاني به‌وجود آمدند. تورم كيهاني به دوره‌ي پس از بيگ بنگ گفته مي‌شود كه در آن، ابعاد جهان به سرعت گسترش يافتند. برخلاف سياه‌چاله‌هاي معمولي كه پس از مرگ ستاره‌هاي غول‌آسا به‌وجود مي‌آيند، PBHها در مناطق پرتراكم‌تر فضا‌زمان به‌وجود آمدند؛ در‌نتيجه، اين اجرام مي‌توانند از‌انديشه متخصصين مقياس كوچك و از‌انديشه متخصصين جرم در حد جرم سياره‌اي و حتي كمتر باشد. كوسنكو معتقد است:
جهان آغازين به‌قدري متراكم و چگال بود كه حتي نوسان‌هاي ۳۰ تا ۵۰ درصدي در تراكم بخشي از پلاسماي آغازين را به سياه‌چاله تبديل مي‌كرد. علاوه‌بر‌اين در سال‌هاي گذشته، انديشه متخصصينيه‌پردازان موفق شدند سناريوهاي جديدي براي تشكيل سياه‌چاله‌هاي آغازين كشف كنند؛ بنابراين، ممكن است در حال نزديك‌شدن به كشفي بزرگ باشيم.
كوسنكو و همكارانش سناريو شكل‌گيري PBH را در پژوهش خود با عنوان حباب‌هاي كاذب خلأ توصيف مي‌كنند. اين حباب‌ها تكه‌هاي كوچكي از فضا‌زمان هستند كه درمقايسه‌با محيط اطراف كيهاني‌اش، در وضعيت كم انرژي‌تر به‌سر مي‌برند. اين حباب‌هاي ناهنجار براي ايجاد PBHها دچار فروپاشي مي‌شوند. در اين فرايند، مجموعه‌اي از سياه‌چاله‌ها توليد مي‌شوند كه براساس اين پژوهش مي‌توانند توضيحي براي ماده‌ي تاريك باشند.
عجيب‌تر از هر موضوعي اين است هر حباب خلأ كه رشد زيادي كرده، ممكن است به جهان نوزادي تبديل شود و از كيهان اوليه ريشه مي‌گيرد. از ديد ناظر خارجي، اين حباب‌ها همان PBHها هستند؛ اما از ديد ناظر داخلي به شكل جهان در حال انبساطي مثل جهان ما هستند.
طبيعتا فرضيه‌ي مذكور باعث مطرح‌شدن اين پرسش مي‌شود: آيا در يكي از جهان‌هاي نوزاد زندگي مي‌كنيم كه از خارج مانند PBH به‌انديشه متخصصين مي‌رسند؟ تا زماني‌كه دانشمندان نتوانند به داده‌هاي رصد واقعي براي همراهي از اين انديشه متخصصينيه برسند، اين فرضيه در حد تئوري باقي خواهد ماند. بدين‌منظور تيم كوسنكو خوش‌بين هستند بتوانند با استفاده از دوربين تلسكوپ سوبارو (HSC) در هاوايي يا تلسكوپ LSST در شيلي كه در سال ۲۰۲۲ آغاز به فعاليت خواهد كرد، فرضيه‌ي خود را بيازمايند.
HSC در فاصله‌ي هر چند دقيقه، آندرومدا (نزديك‌ترين كهكشان) را اسكن مي‌كند و بدين‌ترتيب، تصويري به‌روز و دقيق از تغييرات كهكشاني در‌اختيار دانشمندان قرار مي‌دهد. يكي از اهداف اين پروژه رصد PBHهاي سرگرداني است كه با ميدان گرانشي خود باعث خميدگي يا درخشندگي نور ستاره‌ها مي‌شوند. دوربين HSC در‌حال‌حاضر نامزد احتمالي PBH را نشانه‌گذاري كرده است كه احتمالا جرمش برابر با جرم ماه است.
LSST نيز حين جمع‌آوري داده‌ها مي‌تواند مطالعه‌هاي مشابهي از مركز كهكشان راه شيري انجام دهد. اين تلسكوپ به‌لطف گشودگي ديافراگم بزرگ آينه‌اي، ميدان ديد وسيع، حساسيت درخورتوجه آشكارساز و كيفيت تصوير مناسب يكي از گزينه‌هاي مناسب براي آزمايش سناريو PBH خواهد بود.
اگر ماده‌ي تاريك واقعا از PBHهاي حبابي تشكيل شده باشد، بسياري از اين PBHها به‌قدري كوچك خواهند بود كه رصد آن‌ها حتي با پيچيده‌ترين ابزار نجومي هم كار دشواري خواهد بود. كوسنكو مي‌افزايد:
متأسفانه نمي‌توانيم سياه‌چاله‌هاي به‌شدت كم‌جرم را شناسايي كنيم و اگر سياه‌چاله‌هاي آغازين ماده‌ي تاريك را تشكيل داده باشند، بخش زيادي از اين سياه‌چاله‌ها كشف‌شدني نخواهند بود. بااين‌حال، اگر سياه‌چاله‌هاي آغازين از‌انديشه متخصصين اندازه متنوع باشند، مي‌توانيم آن‌ها را براساس دنباله‌ي توزيعشان كشف كنيم.
به‌عبارت‌ديگر، با جست‌وجوي PBHهاي بزرگ‌تر مي‌توان ردي از همتايان كوچك‌تر آن‌ها پيدا كرد. PBHها ممكن است با ستاره‌هاي نوتروني هم برخورد كنند؛ در‌نتيجه مي‌توان تأثير آن‌ها بر ستاره‌هاي نوتروني را آشكار كرد. اين تلاش‌ها مي‌توانند نتايج رضايت‌بخشي درباره‌ي ماهيت ماده‌ي تاريك و جهان‌هاي نوزاد و پرسش‌هاي بي‌شمار درباره‌ي جهان به‌دنبال داشته باشند. PBHها درصورت وجود احتمالا سال‌ها از رصد انسان دور مانده‌اند؛ اما نسل جديد تلسكوپ‌هاي ميدان عريض در‌نهايت اين ناهنجاري‌هاي مخفي و رازهاي آن‌ها را آشكار خواهند كرد.
هم انديشي ها