ماذا تعرف عن المادة المظلمة؟ وفقًا لدراسة جديدة ، فإن المادة المظلمة - وهي مادة غامضة لها قوة جاذبية ولكنها لا تنبعث منها إشعاعات - قد تتكون في الواقع من مجموعات ضخمة من العصور القديمة. الثقوب السوداءتشكلت في بداية الكون.
يستند هذا الاستنتاج إلى تحليل موجات الجاذبية الناتجة عن تصادمين متباعدين بين الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.
تم اكتشاف الموجتين ، المسمى GW190425 و GW190814 ، في عام 2019 بواسطة مرصد مقياس التداخل بالليزر لموجات الجاذبية (LIGO) في واشنطن ولويزيانا ومقياس Virgo Interferometer بالقرب من بيزا ، إيطاليا. أظهر التحليل السابق أن سببها هو الاصطدام بين الثقوب السوداء من 1,7 إلى 2,6 مرة من كتلة شمسنا ونجم نيوتروني أصغر بكثير أو ثقب أسود أكبر بكثير. لكن هذا من شأنه أن يجعل أحد الأجسام ما يسميه علماء الفيزياء الفلكية ثقب أسود كتلة الشمس، والتي من الواضح أنها تتعلق بكتلة الشمس. الثقوب السوداء ذات الكتلة الشمسية غامضة تمامًا لأنها غير متوقعة من الفيزياء الفلكية التقليدية ، حيث تؤدي انفجارات النجوم أو المستعرات الأعظمية إلى تحويل النجوم الكبيرة إلى ثقوب سوداء.
مثير للاهتمام أيضًا:
- يكشف الضوء المستقطب عن أسرار المجال المغناطيسي للثقب الأسود
- اكتشف علماء الفلك ثقبًا أسود هائلاً يتحرك
قد تكون هذه الثقوب السوداء ذات الكتلة الشمسية ثقوبًا سوداء "بدائية" نشأت في الانفجار العظيم. أو يمكن أن تكون قد تشكلت لاحقًا ، عندما تحولت النجوم النيوترونية إلى ثقوب سوداء ، إما بعد امتصاص الثقوب السوداء البدائية ، أو بعد امتصاص أنواع مفترضة من المادة المظلمة.
الثقوب السوداء الأولية
من المحتمل أن الثقوب السوداء البدائية ، إن وجدت ، قد تكونت بكميات هائلة في الثانية الأولى من الانفجار العظيم منذ حوالي 13,77 مليار سنة. ستكون من جميع الأحجام - الأصغر سيكون مجهريًا ، والأكبر سيكون عشرات الآلاف من كتلة شمسنا.
أراد الباحثون معرفة ما إذا كان بإمكانهم معرفة الفرق بين الثقوب السوداء البدائية والثقوب السوداء التي تكونت من النجوم النيوترونية ، وهي البقايا الوامضة من المستعرات الأعظمية التي خلفتها بعد انفجار نجومها الأم بعد استخدام كل الهيدروجين في تفاعلات الاندماج النووي.
يقدر علماء الفيزياء الفلكية أن النجوم التي تبلغ كتلتها حوالي خمسة أضعاف كتلة الشمس تنهار ، تاركة وراءها نجمًا نيوترونيًا مصنوعًا من مادة فائقة الكثافة ، مع كتلة شمسنا تقريبًا معبأة في كرة بحجم مدينة.
وفق من هذه النظرية، فإن الجاذبية القوية لبعض النجوم النيوترونية ستجذب باستمرار جزيئات المادة المظلمة. تقترح الدراسة الجديدة أن جاذبيتهما ستصبح في نهاية المطاف عظيمة لدرجة أن النجم النيوتروني والمادة المظلمة سينهاران معًا في ثقب أسود.
البديل الذي اقترحته الدراسة هو أن النجم النيوتروني يمكن أن ينجذب إلى ثقب أسود بدائي صغير واندمج معه ، والذي استقر بعد ذلك في مركز النجم النيوتروني ويتغذى على المادة المحيطة حتى يبقى الثقب الأسود فقط.
موجات الجاذبية
استنتج العلماء أن الثقوب السوداء التي تنتقل من النجوم النيوترونية ستتبع نفس التوزيع الكتلي للنجوم النيوترونية التي نشأت منها ، والذي يعتمد على حجم النجوم الأم. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، قاموا بفحص البيانات من 50 أو نحو ذلك من اكتشافات الموجات الثقالية التي تم إجراؤها حتى الآن ووجدوا أن اثنين فقط - GW190425 و GW190814 - مرتبطان بأجسام ذات كتلة مناسبة لتكون ثقوبًا سوداء بدائية.
البحث ليس حاسمًا: لا يزال من الممكن أن يكون التصادمان يتعلقان بنجوم نيوترونية ذات كتل قابلة للاكتشاف أو ثقوب سوداء تنتقل من نجوم نيوترونية من هذه الأحجام. لكن المؤلفين يكتبون أن التوزيع الكتلي للنجوم النيوترونية ، التي يُفترض وجودها في الكون ، يجعل هذا غير محتمل.
اقرأ أيضا:
- يمكن أن تصبح مهمة إلى أورانوس ونبتون كاشفًا لموجات الجاذبية
- ستسمح عدسات الجاذبية بإنشاء إنترنت المجرة
