امواج گرانشی می‌توانند منشأ تشکیل سیاهچاله ها را مشخص کنند
آشکارسازی امواج گرانشی راه جدیدی برای کسب اطلاعات از عالم هستی به دانشمندان نشان داده است. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که چگونه امواج گرانشی می‌توانند منشأ سیاهچاله‌ها را تعیین کنند.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
تاریخ :
یکشنبه 1396/09/19 ساعت 11:08
به‌خوبی می‌دانیم که از در خود فرو‌ریختن یا به‌اصطلاح از رمبیدن یک ستاره‌ی پرجرم، سیاهچاله به وجود می‌آید؛ همینطور به تازگی ادغام شدن دو ستاره‌ی نوترونی را دیده‌ایم. اما این فرضیه وجود دارد که شاید در لحظات اولیه‌ی شکل‌گیری عالم، حتی قبل از تشکیل ستارگان، سیاهچاله‌ها‌یی به‌وجود آمده‌اند. این همان چیزی است که با بررسی امواج گرانشی قصد داریم به آن اشاره کنیم.
تفکر اصلی این است که در لحظات اولیه‌ی پس از انفجار بزرگ، نوسانات کوانتوم مکانیکی باعث پراکندگی ماده شده‌اند و این همان چیزی است که امروزه به‌عنوان جهان در حال انبساط مشاهده می‌کنیم. در این خصوص پیشنهاد می‌شود که ممکن است نوسانات چگالی در نقطه‌ای از عالم آن‌قدر افزایش پیدا کرده که منجر به تشکیل سیاهچاله شده باشد. نظریه‌ی وجود این سیاهچاله‌ها‌ی اولیه، نخستین بار توسط استیون هاوکینگ و همکارانش در ۱۹۷۰ مطرح شد؛ اما تا به حال آشکارسازی نشده و هنوز وجود آن‌ها تأیید نشده است.
ایده‌ی بسیار ساده‌ای است. با آشکارسازی بیشتر از امواج گرانشی در آینده، خواهیم توانست به گذشته‌ها‌ی دور یعنی زمان قبل از شکل‌گیری اولین ستاره‌ها نگاه کنیم و اگر بتوانیم برخورد دو سیاهچاله‌ی قبل از شکل‌گیری اولین ستاره‌ها را آشکار کنیم، متوجه می‌شویم که منشأ ایجاد این سیاهچاله‌ها ستاره‌ها نیستند.
کیهان‌شناسان با استفاده از تکنیک انتقال به سرخ می‌توانند زمان تقریبی یک رویداد را تخمین بزنند. انتقال به سرخ، میزان زیاد شدن طول موج یک موج خاص تحت تأثیر انبساط عالم را نشان می‌دهد. هر‌چه یک پدیده در زمان دور‌تری اتفاق افتاده باشد، امواج حاصل از آن دچار انتقال به سرخ بیش‌تری می‌شوند. با استفاده از این تکنیک، کوشیاپس و لیوب (Leob)، میزان انتقال به سرخ امواج گرانشی حاصل از قدیمی‌ترین سیاهچاله‌ها با منشأ ستاره‌ای را محاسبه کرده‌اند.
آن‌ها نشان داده‌اند که پدیده‌ها‌ی برخورد و ادغام با انتقال به سرخ ۴۰ که مربوط به ۶۵ میلیون سال پس از انفجار بزرگ می‌شوند، نباید بیشتر از یک بار در سال اتفاق بیفتند؛ البته این محاسبه با در نظر گرفتن منشأ ستاره‌ای برای سیاهچاله‌ها انجام شده است. طبق این محاسبات، پدیده‌ها‌یی با انتقال به سرخ بیشتر از ۴۰ نباید دیده شوند.
برای مثال، سیاهچاله‌ها‌ی اولیه در گروهی به نام MACHO دسته‌بندی می‌شوند. بعضی از دانشمندان عقیده دارند که ماده‌ی تاریک، ماده‌ی غیر قابل مشاهده‌ای که بیشتر جرم عالم ما را تشکیل می‌دهد، به‌وسیله‌ی این سیاهچاله‌ها‌ی اولیه تشکیل شده است. آشکارسازی یکی از این سیاهچاله‌ها می‌تواند این موضوع را روشن کند. درحالی‌که عدم آشکارسازی، همچنان این موضوع را با شک و تردید همراه می‌سازد.
تنها احتمال دیگری که برای وجود انتقال به سرخی بیشتر از ۴۰ می‌توانیم داشته باشیم این است که عالم ما به شکل گاوسی رفتار نمی‌کند. طبق مدل استاندارد کیهان‌شناسی، نوسانات ماده در جهان اولیه به وسیله‌ی تابع احتمال گاوسی توصیف می‌شود. آشکارسازی یکی از برخورد‌ها‌ی مورد نظر می‌تواند نشان بدهد که پراکندگی نوسانات ماده از تابع گاوسی انحراف دارد. به‌گفته‌ی لیوب:
نشانه‌ها‌یی از انحراف از تابع گاوسی، نشان‌گر این است که باید به‌دنبال فیزیک جدیدی برای توصیف نوسانات ماده باشیم که مسئله‌ی بسیار دشواری خواهد بود.
هنوز آشکارسازی انتقال به سرخ بیشتر از ۴۰ برای هیچ برخورد سیاهچاله‌ای آشکارسازی نشده است. اگر هم چنین انتقالی آشکارسازی شود، باید بررسی شود که آیا نشان‌گر سیاهچاله‌ها‌ی اولیه است یا خیر. عدم آشکارسازی چنین برخورد‌ها‌یی، تمامی این ایده‌ها و تفکرات را به چالش می‌کشد.منبع:زومیت