LIGO يلتقط إشارة قد تعطي المادة المظلمة أخيراً شيئاً لتفعله

لطالما كانت الثقوب السوداء البدائية واحدة من الفرضيات المفضلة في علم الفلك لعقود - المعادل السماوي لـ"ربما لاحقاً" الذي لم يصل أبداً. الآن، يعتقد باحثون في جامعة ميامي أن اكتشافاً حديثاً لموجات الجاذبية قد يخرج أخيراً هذه الأجسام القديمة من عالم النظرية إلى فئة "أوه، إذاً هناك كانت المادة المظلمة مختبئة".

الثقوب السوداء البدائية، لمن ليسوا على دراية بأساطير الكون المبكر، يُعتقد أنها تشكلت خلال الجزء الأول من الثانية بعد الانفجار العظيم، قبل وقت طويل من تنظيم النجوم أو المجرات الأولى لأمرها. على عكس الثقوب السوداء الناتجة عن انهيار النجوم، يمكن أن تتراوح هذه الأجسام الافتراضية في الحجم من شيء صغير بحجم كويكب إلى أجسام أكبر بكثير - باختصار، خردة علية الكون.

على الرغم من عدم تأكيد وجود أي ثقب أسود بدائي على الإطلاق، يعتقد العلماء أنها قد تجيب على عدة أسئلة رئيسية حول الكون. أحد أكبر هذه الأسئلة هو طبيعة المادة المظلمة، المادة غير المرئية التي تشكل حوالي 85% من كل المادة وتوفر الجاذبية التي تساعد في تماسك المجرات. لذا، كما تعلم، أمر مهم نوعاً ما.

"نعتقد أن دراستنا ستساعد في تأكيد أنها موجودة بالفعل،" قال نيكو كابيلوتي، أستاذ مشارك في قسم الفيزياء بجامعة ميامي، في إشارة إلى البحث الذي أجراه مع طالب الدكتوراه ألبرتو ماغاراجيا.

عملهما يبني على اكتشاف محتمل أبلغ عنه مرصد موجات الجاذبية بالتداخل الليزري (LIGO)، الذي اكتشف في أواخر العام الماضي إشارة غير عادية لموجات الجاذبية. موجات الجاذبية هي تموجات في نسيج الزمكان تنتج عن بعض أكثر الأحداث عنفاً في الكون، بما في ذلك اصطدام الثقوب السوداء - باختصار المعادل الكوني لإلقاء حجر في بركة، إذا كان الحجر ثقباً أسود والبركة نسيج الواقع.

معظم الثقوب السوداء المعروفة تتشكل بعد انفجار النجوم الضخمة كمستعرات عظمى. تتراوح كتلتها عادة من عدة أضعاف كتلة الشمس إلى مليارات الكتل الشمسية. لكن في نوفمبر، أصدر LIGO تنبيهاً آلياً عن اندماج حيث بدا أن جسماً واحداً على الأقل له كتلة أقل من كتلة شمسية واحدة. سيكون من الصعب تفسير مثل هذا الثقب الأسود الصغير من خلال التطور النجمي التقليدي، وبدلاً من ذلك قد يشير إلى ثقب أسود بدائي - المعادل الفلكي للعثور على عظمة ديناصور في فناء منزلك الخلفي.

ليس الجميع مقتنعين. اقترح بعض علماء الفيزياء الفلكية أن الإشارة قد تكون مجرد ضوضاء داخل أجهزة LIGO الحساسة للغاية بدلاً من دليل على اكتشاف جديد رائع. لأنه أحياناً تكون النقطة مجرد نقطة.

يجادل كابيلوتي وماغاراجيا بأن الجسم المكتشف يُفسر بشكل أفضل على أنه ثقب أسود بدائي تشكل في الظروف الكثيفة للكون المبكر، قبل وقت طويل من وجود النجوم. لاختبار هذه الفكرة، قدر الباحثون عدد الثقوب السوداء البدائية التي قد توجد في جميع أنحاء الكون ومدى تكرار اكتشاف LIGO لها. "نتائجنا مشجعة،" قال ماغاراجيا. "نتوقع أن الثقوب السوداء دون الشمسية مثل تلك التي ربما رصدها LIGO يجب أن تكون نادرة بالفعل، بما يتوافق مع مدى ندرة رؤية مثل هذه الأحداث حتى الآن."

نتائجهما، المنشورة في مجلة الفيزياء الفلكية، تشير إلى أن إشارة LIGO الغامضة ليس لها تفسير فيزيائي فلكي تقليدي وتتوافق بشكل كبير مع ثقب أسود بدائي. الدراسة "تشير إلى أن التفسير الأكثر ترجيحاً لإشارة LIGO، التي تفتقر إلى أي تفسير فيزيائي فلكي تقليدي، هو اكتشاف ثقب أسود بدائي،" قال كابيلوتي. "ويشير بحثنا إلى أن هذه الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تفسر جزءاً كبيراً، إن لم يكن كل، المادة المظلمة."

ومع ذلك، يؤكد كلا الباحثين على أن اكتشافاً واحداً لا يكفي لحسم السؤال. في الوقت الحالي، يجب على العلماء الانتظار لمعرفة ما إذا كان LIGO وشركاؤه الدوليون يسجلون أحداثاً إضافية تطابق نفس النمط. "التقط LIGO ما هو دليل قوي جداً"