الثقوب السوداء البدائية الصغيرة يمكن أن تفسر المادة المظلمة

تعد الثقوب السوداء من أكثر الأجسام إثارة للقلق في الكون، فهي شديدة الجاذبية لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الإفلات منها، مما يجعل دراستها صعبة.

الآن، انتقل فريق من الباحثين بهذا الانزعاج إلى المستوى التالي، مما يشير إلى أن الثقوب السوداء الصغيرة جدًا من الكون المبكر يمكن أن تكون مسؤولة عن المادة المظلمة، وهي نسبة كبيرة من محتوى الكون لا يستطيع العلماء رؤيتها.

المادة المظلمة هي المصطلح الشامل لحوالي 27% من كتلة الكون وهي غير مرئية لأي أدوات ابتكرها البشر حتى الآن. وبدلاً من ذلك، يتم الاستدلال على وجود المادة المظلمة من خلال تأثيرات الجاذبية على الأجسام الأخرى، في مجموعات المجرات، على سبيل المثال. هناك العديد من المرشحين للمادة المظلمة، بما في ذلك الفوتونات المظلمة، والأكسيونات، والجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (أو WIMPs). لكن هناك مرشح آخر طويل الأمد وهو الثقب الأسود البدائي، أو ثقب أسود صغير جدًا من الكون المبكر، والذي يتحرك عبر الفضاء ويصعب رؤيته لأنه لا يوجد شيء مهم يدور حوله.

بحث الفريق، الذي نشر في وقت سابق من هذا الشهر في المراجعة البدنية دينص على أن وفرة الثقب الأسود البدائي “ستكون كبيرة بما يكفي لعبور جسم واحد على الأقل عبر النظام الشمسي الداخلي كل عقد”. وهكذا، خلص الفريق إلى أن أحداث التحليق هذه يمكن اكتشافها على أنها موجات جاذبية.

جاءت نتائج الفريق في الوقت المناسب. في وقت سابق من هذا الشهر، أعلن فريق آخر أن بصمات المادة المظلمة يمكن أن تكون مختبئة في بيانات موجات الجاذبية التي تم جمعها بواسطة مرصد موجات الجاذبية بالليزر، أو LIGO.

تشير فكرة كون بعض الثقوب السوداء “بدائية” إلى فكرة أنها ولدت في اللحظات الأولى من عمر الكون، حيث تسببت التقلبات العشوائية في انهيار كتل من المادة على نفسها، لتشكل كيانات صغيرة نسبيًا وعديمة الضوء. وتتراوح كتلة الثقوب السوداء التي يمكننا ملاحظتها من كتلة نجمية (بحجم شمسنا والنجوم المماثلة تقريبًا) إلى مليارات أضعاف هذا الحجم. لذا فإن الثقب الأسود بحجم الكويكب يكون صغيرًا جدًا على نطاق نسبي، ومع ذلك يمكن أن يكون أصغر، حتى بحجم الذرة.

قالت سارة جيلر، عالمة الفيزياء النظرية بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز والمؤلفة المشاركة في البحث، لـ LiveScience: “نحن لا نقدم أيًا من الادعاءات التالية – أن الثقوب السوداء البدائية موجودة بالتأكيد، وأنها تشكل معظم أو كل هذه الادعاءات”. من المادة المظلمة. أو أنهم بالتأكيد هنا في نظامنا الشمسي. بل يقول الفريق لو كل ما سبق صحيح، فهذا يعني أن أحد هذه الأجسام سيسافر عبر النظام الشمسي الداخلي كل سنة إلى 10 سنوات.

مع اكتشاف موجات الجاذبية الجديدة بانتظام – ومع تجميع LISA، وهو مرصد موجات الجاذبية من الجيل التالي في الفضاء – نحن في وقت مثير للثقوب السوداء البدائية.