دانشمندان ارتباطی بین سیاه‌چاله‌ها و انبساط شتاب‌دار جهان کشف کردند

دانشمندان با استفاده از داده‌های تلسکوپ DESI در حال بررسی نظریه‌ای پیشگامانه هستند که سیاه‌چاله‌ها را به انبساط شتاب‌دار جهان مرتبط می‌کند. این نظریه پیشنهاد می‌کند که انرژی تاریک، که حدود ۷۰ درصد از جهان را تشکیل می‌دهد و محرک انبساط آن است، ممکن است از فرآیندهایی که در داخل سیاه‌چاله‌ها رخ می‌دهند، مشابه یک انفجار بزرگ معکوس، سرچشمه بگیرد.

به گزارش سرویس اخبار نجوم رسانه فناوری تکنا، تقریباً ۱۴ میلیارد سال پیش، در آغاز انفجار بزرگ، یک انرژی مرموز باعث انبساط جهان شد که تمام ماده شناخته شده را ایجاد کرد. این رویداد، که توسط نظریه جهان تورمی توصیف می‌شود، صحنه را برای کیهان همانطور که می‌شناسیم، آماده کرد. این انرژی باستانی برخی از ویژگی‌های کلیدی را با انرژی تاریک موجود در جهان امروز به اشتراک می‌گذارد. انرژی تاریک حدود ۷۰ درصد از جهان را تشکیل می‌دهد، با این حال ماهیت آن برای دانشمندان همچنان مبهم است.

گرگوری تارله، استاد فیزیک در دانشگاه میشیگان و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «اگر از خود بپرسید، “کجا در جهان بعدی جاذبه‌ای قوی همانند ابتدای جهان می‌بینیم؟” پاسخ در مرکز سیاه‌چاله‌هاست. ممکن است آنچه در طول تورم اتفاق افتاد، برعکس شده باشد، ماده یک ستاره عظیم در طول فروپاشی گرانشی دوباره به انرژی تاریک تبدیل می‌شود  – مانند یک انفجار بزرگ کوچک که برعکس پخش می‌شود.»

در مطالعه اخیر که در مجله کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات نجومی منتشر شده است، تارله و همکارانش از پنج موسسه مختلف شواهد جدیدی را ارائه می‌کنند که از این ایده پشتیبانی می‌کند، این داده ها با استفاده از داده‌های تلسکوپ طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) جمع‌آوری شده است. DESI، متشکل از ۵۰۰۰ چشم رباتیک روی تلسکوپ مایال در رصدخانه ملی کیت پیک در سرزمین قبیله توهونو اودهام، بینش‌های جدیدی در مورد رابطه بین سیاه‌چاله‌ها و انرژی تاریک ارائه می‌دهد.

کوین کروکر، نویسنده اصلی مطالعه جدید تیم و محقق پژوهشی در دانشگاه ایالتی آریزونا، گفت: «اگر سیاه‌چاله‌ها حاوی انرژی تاریک باشند، می‌توانند با جهان در حال انبساط جفت شوند و با آن رشد کنند و باعث شتاب رشد آن شوند. ما نمی‌توانیم جزئیات چگونگی این اتفاق را دریافت کنیم، اما می‌توانیم شواهدی را ببینیم که نشان می‌دهد این اتفاق در حال رخ دادن است.»

داده‌های سال اول از بررسی پنج ساله برنامه‌ریزی شده DESI شواهد وسوسه‌انگیزی را نشان می‌دهد که چگالی انرژی تاریک با گذشت زمان افزایش یافته است. محققان می‌گویند این یک سرنخ قانع‌کننده در حمایت از این ایده در مورد ماهیت انرژی تاریک است، زیرا این افزایش با گذشت زمان با افزایش مقدار و جرم سیاه‌چاله‌ها مطابقت دارد.

برای جستجوی شواهد انرژی تاریک از سیاه‌چاله‌ها، تیم از داده های ده‌ها میلیون کهکشان دور اندازه‌گیری شده توسط DESI استفاده کرد. این ابزار به میلیاردها سال به گذشته نگاه می‌کند و داده‌هایی را جمع‌آوری می‌کند که می‌توان از آن‌ها برای تعیین سرعت انبساط جهان با دقت بسیار بالا استفاده کرد. به نوبه خود، از این داده‌ها می‌توان برای استنباط چگونگی تغییر مقدار انرژی تاریک با گذشت زمان استفاده کرد.

تیم این داده‌ها را با تعداد سیاه‌چاله‌هایی که در مرگ ستارگان بزرگ در طول تاریخ جهان ساخته شده‌اند، مقایسه کرد. دانکن فرا، استاد فیزیک دانشگاه هاوایی و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «این دو پدیده با هم سازگار بودند – با ساخته شدن سیاه‌چاله‌های جدید در مرگ ستارگان عظیم، مقدار انرژی تاریک در جهان به روشی درست افزایش یافت. این باعث می‌شود که سیاه‌چاله‌ها منبع انرژی تاریک باشند.»

مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۳، با مشارکت بسیاری از نویسندگان این مقاله، جفت‌سازی کیهانی را در سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم در داخل مراکز کهکشانی گزارش کرد. آن گزارش ۲۰۲۳ تیم‌های دیگر را تشویق کرد تا به دنبال این اثر در سیاه‌چاله‌ها در تمام مکان‌های مختلفی که می‌توانند در جهان پیدا شوند، بگردند. تفاوت کلیدی در مقاله جدید این است که اکثر سیاه‌چاله‌های مرتبط جوان‌تر از آن‌هایی هستند که قبلاً بررسی شده‌اند. این سیاه‌چاله‌ها در عصری متولد شدند که شکل‌گیری ستاره‌ها به خوبی در جریان بود، نه اینکه تازه شروع شده باشد.

راجر ویندهورست، دانشمند بین رشته‌ای برای JWST و استاد اکتشاف زمین و فضا در دانشگاه ایالتی آریزونا، می گوید: «این اتفاق بسیار دیرتر در جهان رخ می‌دهد و با اندازه‌گیری‌های اخیر تولید و رشد سیاه‌چاله که با تلسکوپ‌های فضایی هابل و وب مشاهده شده است، اطلاع رسانی می‌شود. برای مشاهده تازه ترین خبرها به صفحه اخبار علمی رسانه تکنا مراجعه کنید.