واحدة من أشهر نظريات ستيفن هوكينج حول المادة المظلمة - أن هذه المادة الغامضة وغير المرئية تتكون من ثقوب سوداء أساسية - تعرضت مؤخرًا لضربة كبيرة. يأتي هذا الاستنتاج من تلسكوب ضخم التقط صورة لمجرة بأكملها في لقطة واحدة.
لا تستبعد النتائج تمامًا فكرة ستيفن هوكينج الشهيرة. لكنهم يقترحون أن الثقوب السوداء البدائية يجب أن تكون صغيرة جدًا لتفسير المادة المظلمة.
سر المادة المظلمة
المادة المظلمة هي الاسم الذي أطلقه 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 الجسيمات الشبحية التي تسمى النيوترينوات إلى الجسيمات غير المعروفة ، إلى قوانين الفيزياء الجديدة. في السبعينيات ، افترض ستيفن هوكينج وزملاؤه أن الانفجار العظيم ربما يكون قد خلق عددًا كبيرًا من الثقوب السوداء الصغيرة نسبيًا - كل منها بحجم البروتون. سيكون من الصعب رؤية هذه الثقوب السوداء الصغيرة جدًا ، ولكنها ستؤدي إلى جذب جاذبية كبيرة لأشياء أخرى - وهما الخاصيتان المعروفتان للمادة المظلمة.
على الرغم من أن الثقوب السوداء لا تصدر ضوءًا ، إلا أن الثقوب السوداء الهائلة ، مثل تلك الموجودة في قلب المجرة Messier 87 ، محاطة بأقراص مشرقة من المادة الساخنة. ومع ذلك ، فإن الثقوب السوداء البدائية أصغر بمليارات المرات وليس لها مادة متوهجة مرئية. بدلاً من ذلك ، فإن البحث عن ثقوب سوداء صغيرة يعني البحث عن الأماكن التي تنحني فيها حقول الجاذبية القوية للضوء - وهي ظاهرة تسمى العدسة الدقيقة.
تعثر التلسكوبات على الثقوب السوداء ذات العدسات الدقيقة من خلال التقاط العديد من الصور المختلفة للنجم بمرور الوقت. الثقب الأسود الذي يمر أمام هذا النجم سيشوه ضوءه ، ويجعله يومض. كلما كان الثقب الأسود أصغر ، كان الفلاش أسرع. وقال تاكادا لـ Live Science في إشارة لكتلة الشمس: "إذا كان جسم العدسة الدقيقة يحتوي على كتلة شمسية واحدة ، فإن مقياس الوقت يشبه بضعة أشهر أو سنة". لكن الثقوب السوداء البدائية التي كانوا يبحثون عنها لم يكن لديها سوى جزء صغير من تلك الكتلة ، تقريبًا كتلة القمر. وهذا يعني أن ومضاتهم ستكون أقصر بكثير. قال تاكادا إن HSC "فريد" ، حيث أنه سمح لهم بالتقاط صور لجميع النجوم في مجرة أندروميدا في وقت واحد ، في فترات تعرض سريعة للغاية (للفلكيين) - كان كل فاصل زمني لمدة دقيقتين فقط.
التقط تاكادا وفريقه حوالي 200 صورة لمجرة أندروميدا على مدار 7 ساعات في ليلة صافية. ووجدوا حدثًا واحدًا محتملاً حول العدسات الدقيقة وقال تاكادا إذا كانت الثقوب السوداء البدائية تشكل جزءًا كبيرًا من المادة المظلمة ، لكان من المفترض أن يكونوا قد رأوا ما يقرب من 1000 إشارة تحري دقيقة.
قال سيميون بيرد ، فيزيائي الثقب الأسود في جامعة كاليفورنيا - ريفرسايد ، الذي لم يشارك في العمل: "Microlensing هو المعيار الذهبي للكشف عن الثقوب السوداء أو استبعادها". "يستبعد هذا العمل الثقوب السوداء البدائية كمواد مظلمة في مجموعة من الكتل حيث لم تكن القيود السابقة قوية ولا قوية مثل هذه الجديدة. إنها نتيجة لطيفة جدًا."
هل كان هذا هو المسمار الأخير في التابوت؟ هل نظرية هوكينج ماتت حقا؟ ليس الأمر كذلك ، وفقًا لـ Bird و Takada ، الذين يقولون إن الثقوب السوداء البدائية لمجموعة معينة من الجماهير لم يتم التخلص منها تمامًا كمرشحين.
وقال بيرد لـ Live Science: "لا تزال هناك بعض الكتل حيث تكون القيود ضعيفة ، حوالي 20-30 كتلة شمسية". "يمكن أن تكون هذه ما بين 1٪ و 10٪ من المادة المظلمة ... ولا تزال هناك نافذة ذات كتل أقل ، مثل كتلة كويكب صغير جدًا."
قال تاكادا "إن فيزيائيينا متحمسون للغاية لأنه لا تزال هناك نافذة". لا يمكن للبيانات استبعاد هذه الثقوب السوداء الصغيرة جدًا لأن ومضات تلك الثقوب السوداء ستكون قصيرة جدًا ، "لذا نحتاج إلى التفكير في طريقة أخرى للقيام بذلك."
ومع ذلك ، تم الكشف عن "وميض" واحد في مسحهم. في حين أنها كانت نتيجة أولية واحدة ، فقد ينتهي بها الأمر إلى أن تكون مهمة للغاية: الاكتشاف الأول للثقب الأسود البدائي ، والذي سيكون بمثابة التحقق الرائد لبعض أعمال هوكينج.
وقال تاكادا "ملاحظة واحدة فقط ليست مقنعة". "نحن بحاجة إلى مزيد من الملاحظات للتأكيد. إذا كان الأمر كذلك حقًا ، فيجب أن نستمر في العثور على نفس الشيء" حيث يستمرون في استخدام HSC للبحث عن المزيد من الميكرولين.
