استبعد فريق من علماء الفلك بما في ذلك Surhud More و Anupreeta More من مركز Interuniversity لعلم الفلك والفيزياء الفلكية (IUCAA) للتو إمكانية أن تكون الثقوب السوداء البدائية واحدة من المكونات الرئيسية للمادة المظلمة.
المعضلات الكونية
في النظام الشمسي ، يستغرق كوكب عطارد ، الأقرب من الشمس ، 88 يومًا فقط للتجول حول الشمس ، بينما يستغرق نبتون ، الأبعد ، 165 عامًا لإجراء هذه الجولة. بنفس الطريقة ، تتوقع قوانين الجاذبية أن نرى النجوم أقرب إلى مركز المجرات التي تدور بشكل أسرع من النجوم الحافة. ومع ذلك ، في معظم المجرات ، يستغرق الأمر تقريبًا نفس الوقت تقريبًا لتكمل النجوم الأقرب إلى المركز وتلك الموجودة على حافة المجرات المدار. هذا يعني أن شيئًا غير مرئي ويغلف المجرات كان يعطي دفعة إضافية للنجوم الخارجية ، مما يسرعها . ظل هذا الكيان أحد الألغاز المركزية التي لم يتم حلها في علم الكونيات منذ الثلاثينيات ، وهو ما نعرفه بالمادة المظلمة. تعتبر "مادة" كما يبدو أن لها قوة جذب ، وهي "مظلمة" لأنه لا يبدو أنها تتفاعل مع الضوء (أو في الواقع ، أي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي).
تشير المسوحات التفصيلية للكون إلى أن ما يقرب من 85 ٪ من الكتلة الكلية للكون تتكون من هذه المادة المظلمة. لذلك ، فإن النجوم والمجرات والذرات التي نراها حولنا ليست سوى قمة جبل الجليد ، والمادة المظلمة المراوغة تشكل معظم الكون.
الثقوب السوداء البدائية اقترح علماء الكونيات العديد من الفرضيات والنظريات لتفسير المادة المظلمة. يفترض البعض أنه يتكون من النيوترينوات ، وهي جزيئات ليس لها شحنة ولكن لها كتلة صغيرة ، وبالتالي لا تتفاعل مع الطيف الكهرومغناطيسي ، ولكنها تتفاعل مع الجاذبية. افترض البعض الآخر أنها قد تكون نوعًا جديدًا من الجسيمات الأولية: "الجسيمات الضخمة المتفاعلة الضعيفة (WIMP)" ، أو "الجسيمات الضخمة من تفاعل الجاذبية" (GIMP) ، التي لم يتم اكتشافها بعد.
عندما تم اقتراح فرضية الانفجار الكبير ، قام فيزيائيان سوفييتيان ، ياكوف بوريسوفيتش زيلدوفيتش وإيجور دميترييفيتش نوفيكوف ، بإثبات أنه في اللحظة الأولى من الانفجار العظيم ، كانت الكثافات ستكون عالية جدًا في العديد من النقاط ، مما أدى إلى تكوين صغير الثقوب السوداء. كانت تسمى "الثقوب السوداء البدائية". قام ستيفن هوكينج بالتحقيق فيها في عام 1971 وحسب أن كتلة الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تتراوح من مائة مليغرام إلى كتلة ألف شمس.
الثقوب السوداء ليست مشعة ولا يمكن رؤيتها من خلال أي تلسكوب. ومع ذلك ، كما اقترح ألبرت أينشتاين ، إذا كان الثقب الأسود البدائي الصغير يحجب بالصدفة نجمًا بعيدًا ، فإن أشعة ضوء النجم سوف تنحني حول الثقب الأسود بسبب تأثير الجاذبية ، مما يجعل النجم يبدو أكثر رائعة مما كانت عليه في الأصل لفترة زمنية قصيرة. هذا ما نسميه "عدسة الجاذبية" ، وهذه الظاهرة النادرة يمكن أن تحدث فقط عندما يتم محاذاة النجم والثقب الأسود والمراقب على الأرض في خط مستقيم.
استخدم فريق البحث ، بقيادة Masahiro Takada و Hiroko Niikura و Naoki Yasuda من معهد Kavli للفيزياء والرياضيات في الكون ، Hyper Suprime-Cam على تلسكوب Subaru الياباني الموجود في هاواي للبحث عن أي دليل على.
وجود ثقوب سوداء بدائية بين الأرض ومجرة أندروميدا باستخدام تقنية العدسة التثاقلية. تبحث عن الإبرة
استمر الخبراء في مراقبة القرص بأكمله لمجرة أندروميدا المكونة من مئات الآلاف من النجوم. "إن التحقيق دقيق ومعقد. يمكن أن يضيء النجم المكسور لفترة تتراوح من بضع دقائق إلى بضع ساعات بسبب عدسة الجاذبية ، مما يتطلب من الفريق التقاط صور متعددة لالتقاط الوميض ، إن وجد "، كما يقول أحد أعضاء الفريق.
خلال ليلة كاملة ، قام فريق البحث بعمل 190 صورة متتالية لمجرة أندروميدا. "إذا كان الكون ممتلئًا بفتحات سوداء بدائية غير مرئية صغيرة ، مع كتل أخف من القمر ، كما يفترض ستيفن هوكينج ، كان يجب أن نرى 1000 حدث عدسات جاذبية على الأقل. رأينا على الأقل حدثًا واحدًا من هذا القبيل ، إن لم يكن هناك أي حدث. وهذا يعني أن نظرية البروفيسور ستيفن هوكينج بأن هذه الثقوب السوداء تشكل كل المادة المظلمة خاطئة ، "يخلص أنوبريتا.
" استبعدت الدراسات السابقة بالفعل وجود عدد كبير من الثقوب السوداء البدائية التي يمكن أن تختلف في حجمها من كتلة القمر إلى ما يقرب من 10 كتل شمسية. تستبعد هذه الدراسة وجود ثقوب سوداء بدائية مع كتل مماثلة للقمر وأحجام 0.1 ملم أيضًا. وهذا يعني أنه في أحسن الأحوال ، يمكن للثقوب السوداء البدائية ذات الكتلة القمرية أن تساهم بنسبة 0.1٪ من إجمالي كتلة المادة المظلمة "، كما يقول سورهود مور ، المؤلف المشارك للعمل في مجلة Nature Astronomy.
المرجع: قيود الميكرولين على الثقوب السوداء البدائية مع ملاحظات سوبارو / إتش إس سي أندروميدا. علم الفلك الطبيعي (2019)
DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-019-0723-1
