بحث

هزت دراسة أجراها علماء يابانيون نظرية المادة المظلمة لستيفن هوكينج.

واحدة من النظريات الأكثر شهرة لستيفن هوكينج حولهزت المادة المظلمة بقوة بعد نشر نتائج الفريق الياباني من علماء الفيزياء الفلكية ، بقيادة ماساهيرو تاكادا من معهد الفيزياء والرياضيات في الكون في كافلي ، وتقارير لايف ساينس. يعتقد عالم فيزيائي شهير غادر هذا العالم العام الماضي أن هذه المادة الغامضة وغير المرئية تتكون من ثقوب سوداء أولية ظهرت مباشرة بعد الانفجار الكبير. أجرى العلماء اليابانيون الذين يستخدمون تلسكوب سوبارو تجربة ، والنتائج التي توصلوا إليها ، رغم أنهم لا يدحضون نظرية هوكينج تمامًا ، إلا أنهم يعترفون بأن هذه الثقوب السوداء يجب أن تكون صغيرة جدًا لتوضيح طبيعة المادة المظلمة.

المادة المظلمة هي المصطلح الذي يستخدمه الفيزيائيونأطلقوا على هذه المادة الغامضة ، والتي ، في رأيهم ، يمكن أن تفسر حقيقة واحدة مثيرة للاهتمام: في الكون ، كل شيء يتحرك ويدور كما لو كانت هناك كتلة أكثر مما يمكننا اكتشافه. حاول علماء مختلفون في أوقات مختلفة أن يعزو خصائص ما يسمى المادة المظلمة إلى أشياء مختلفة. في سبعينيات القرن الماضي ، اقترح ستيفن هوكينج وزملاؤه أن الانفجار الكبير يمكن أن يخلق عددًا كبيرًا من الثقوب السوداء الصغيرة نسبيًا - ولكل منها حجم البروتون. يصعب رؤية هذه الأجرام السماوية الصغيرة ، لكن سيكون لها تأثير جاذبية قوي على الكائنات الأخرى - خاصيتان معروفتان للمادة المظلمة.

حتى الآن ، يمكن التحقق من هذه النظرية فقطعلى الثقوب السوداء الأولية ، وكتلتها أكبر من القمر. ولكن مع تطور التكنولوجيا ، تمكن العلماء من الحصول على صور أكثر وضوحا للفضاء الخارجي. لدراستهم الجديدة ، استخدمت مجموعة من علماء الفلك اليابانيين كاميرا Hyper Suprime-Cam (HSC) المثبتة على تلسكوب سوبارو في هاواي. بمساعدتها ، التقطوا صورا لكامل أندروميدا ، أقرب مجرة ​​لنا ، في محاولة للعثور على هذه الأشياء الصغيرة. تم نشر نتيجة عملهم في مجلة Nature Astronomy.

الثقوب السوداء لا تنبعث منها ضوءالثقوب السوداء الفائقة الكتلة ، مثل تلك الموجودة في وسط المجرة M87 ، والتي حصل عليها العلماء مؤخرًا ، وتحيط بها أقراص تراكم مشرقة من المادة الساخنة. ولكن نظرًا لأن الثقوب الأولية أصغر بمليارات من المرات ولا توجد بها مواد مضيئة مرئية حولها ، لا يمكن العثور عليها إلا من خلال مراقبة حقول الجاذبية القوية التي أنشأتها ، مما تسبب في تشويه إشعاع الأجسام المجاورة. وتسمى هذه الظاهرة microlensing.

التلسكوبات قادرة على الكشف عن microlenses الأسودثقوب بمساعدة نجوم الرماية الطويلة. عندما تمر هدية سوداء أمام نقطة المراقبة والنجمة ، فإنها تشوه ضوء النجم ، مما يؤدي إلى "وميض". أصغر الثقب الأسود ، وأسرع يحدث هذا الفلاش.

"إذا كان الكائن الذي ينشئ microlens لديهيقول ماساهيرو تاكادا من معهد الفيزياء والرياضيات التابع للكون في كافلي ، مثلا ، كتلة شمسية واحدة ، ثم النطاق الزمني (مدة الفاشية) سيكون من عدة أشهر إلى سنة.

ومع ذلك ، فإن الثقوب الأساسية التي كان يبحث عنها الفريق الياباني لا تمتلك سوى جزء بسيط من هذه الكتلة - فهي تكاد تقابل كتلة القمر. هذا يعني أن الهبات المرصودة يجب أن تكون أقصر بكثير.

Takada يدعو الكاميرا HSC فريدة من نوعها لبمساعدة من ذلك ، تمكن العلماء في وقت واحد من الحصول على صور لجميع نجوم مجرة ​​أندروميد بسرعة مصراع لا تقل عن دقيقتين. في الإجمال ، تمكن علماء الفلك من الحصول على حوالي 200 صورة لأندروميدا لمدة 7 ساعات في ليلة صافية. نتيجة لذلك ، عثروا على حدث مشتبه به واحد فقط في مجال الاستدلال. وفقًا لتكادا ، إذا كانت الثقوب السوداء الأولية تمثل نسبة كبيرة من المادة المظلمة ، فمن المفترض أن تكون قد شاهدت حوالي 1000 إشارة ضوئية.

"Microlensing هو المعيار الذهبييقول الفيزيائي سيمون بيرد من جامعة كاليفورنيا ، الذي يدرس الثقوب السوداء ، ولكنه لم يشارك في الدراسة الأخيرة "تقنية للبحث عن الثقوب السوداء".

"إن عمل العلماء اليابانيين يسمح لنا باستبعاد الثقوب السوداء الأولية كمصدر رئيسي للمادة المظلمة."

هل هذا يعني أن نظرية هوكينج كانتدحض تماما؟ تاكادا وبيرد لا يسارعان إلى الاستنتاجات النهائية. وفقا لهم ، فإن النتائج التي تم الحصول عليها لا يمكن أن تستبعد تماما بعد وجود ثقوب سوداء أولية ، لأنه بسبب كتلتها الصغيرة ، فإن ومضات إشاراتها ستكون قصيرة للغاية لا يمكن التقاطها. وفقًا للباحثين ، من الضروري تطوير أدوات جديدة تسمح باكتشافها.

في الوقت نفسه ، يلاحظ العلماء أن اكتشاف حتى إشارة واحدة من هذا القبيل قد يكون حاسماً للبحث اللاحق ، والذي سيكون بمثابة اختبار ثوري لبعض نظريات هوكينج.

"ملاحظة واحدة فقط لا يمكنلإقناعنا بشيء ما. من الضروري إجراء إضافية. إذا كانت هذه الإشارة بالفعل إشارة إلى الثقب الأسود الأساسي ، يجب أن نستمر في البحث عن أقربائها "، يخلص تاكادا.

اشترك في قناة أخبارنا في Yandek.Den. هناك منشورات يومية لا تنشر على الموقع الرئيسي.