פיזיקאים עדיין צדים חורים שחורים ראשוניים כדי לפתור את בעיית החומר האפל

(קוולי IPMU)

כבר זמן מה, פיסיקאים מחפשים אחר קדמון חורים שחורים , אובייקטים אקזוטיים שיכולים היו להיווצר ביקום המוקדם ולהוליד מגוון שלם של שנאה קוסמית.

באמצעות טלסקופ ענק ברוחב 8.2 מטר (כלומר 27 רגל), פיסיקאים מאוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, וממכון קאולי לפיזיקה ומתמטיקה של היקום ביפן מחפשים סימנים של עצמים אלה; גילוים יכול אפילו להצביע על כך שהיקום שלנו מגדל יקומים של תינוקות כשהיה ילד קטן בעצמו.

מה שהם מקווים לראות לא יהיה בדיוק שערורייתי כמו הצצה אל מציאות אלטרנטיבית. אבל אם הדגמים החדשים שלהם נכונים, והם סבלניים מספיק, הם עשויים למצוא פרימורדיאלי חור שחור (PBH) צף בינינו לבין גלקסיה סמוכה.



לגילוי אובייקט כזה יש פוטנציאל להשלים כמה פערים בידע שלנו על מגוון שלם של תופעות, מהטבע של חומר אפל לפיזור של אלמנטים כבדים ברחבי החלל.

באופן מפתה יותר, זה יכול להיות גם רמז לשאלה האם היקום שלנו הוא רק אחד מני רבים באילן יוחסין מסועף של רב-יקומים שהולידו פעם כשהם תינוקות שלו במהלך האינפלציה הקוסמית - אם כי עדיין יישארו הרבה ויכוחים על הנקודה האחרונה.

לחורים שחורים ראשוניים יש הרבה מן המשותף לחורים שחורים מהשורה הראשונה שנוצרו על ידי כוכבים קורסים. שניהם הם ריכוזים עזים של חומר שצובטים את המרחב-זמן מסביב לכדי ייחוד, למשל.

הסינגולריות הן בעצמן אובייקטים סקרניים, המורכבים מנקודות שבהן הפיזיקה המעוותת החלל של תורת היחסות הכללית לפגוש את המדדים הגרעיניים יותר של מכניקת הקוונטים. למרבה הצער, שתי תיאוריות המאסטר הללו אינן מסכימות על פרטים מכריעים מסוימים של המציאות, כך שאיש אינו בטוח במדויק מהי ייחוד.

אפילו העיוות שמסביב של חלל וזמן עושה בלגן של האינטואיציות שלנו, ומשאיר מקום לשער שכל חור שחור הוא טבור ליקום נפרד לחלוטין .

זה לא מופרך כמו שזה נשמע. יש הרבה סיבות טובות לחשוב ברגע שמתבונן נופל חוצה את אופק האירועים - קו אל-חזור - מרחב וזמן אינם ניתנים להבחנה מיקום מתרחב כמו שלנו.

זה אומר שבכל פעם שכוכב מתמוטט ליצירת ייחוד, היקום שלנו הופך להורה. מזל טוב!

PBHs שונים זה מזה שהם היו נוצרים כשהיקום שלנו היה אולי בן שנייה בערך, תקופה שבה הקרינה שלטה (ולא הרבה יותר).

בהינתן מספיק דחיפה בכל אזור אחד, אותו ים מרוכז של אור יכול להתהפך על הקצה לכדי ייחוד. ומכיוון שהתנאים כבר היו קיצוניים, כמות המסה הדרושה תהיה הרבה מתחת לזו הדרושה אפילו לחורים השחורים הכוכביים הקטנים ביותר.

חורים שחורים ראשוניים הם רעיונות מעניינים בחוסר נואש בראיות מוצקות. למרבה הצער חורים קטנים יותר היו מתאדים מזמן בנשיפה של קרינת הוקינג . ולכל דבר גדול מספיק, בוודאי היינו שמים לב עד עכשיו.

אבל יש אפשרויות שחוקרים עדיין לא שללו.

במודל החדש הזה, הצוות חזר לתיאוריה שבה אפקטים קוונטיים בחלל ריק עלולות ליצור משהו כמו בועת ואקום, לספק זרע להתמוטטות.

המתמטיקה שלהם מראה שתנאים אלה במהלך תקופה של אינפלציה מהירה עלולים ליצור חורים שחורים ראשוניים בטווח של מסות. מעניין שחלקם יתאימו למה שהיינו מצפים מחומר אפל.

זה רעיון ישן שהיהבעט קצת, עד כדי כך שזה נראה יותר ויותר לא סביר כמועמד. אם אוכלוסיה של החורים השחורים הקטנים האלה אכן מתנהגת כמו חומר אפל, זה כנראה יגרום רק ל פרופורציה ממנו .

רק כדי להוסיף לספקנות, השיטה שבה הצוות רוצה להשתמש כדי לחפש את האובייקטים האלה נוסתה גם בעבר.

בשנה שעברה, חוקרים השתמשו ב-Hyper Suprime-Cam של טלסקופ סובארו כדי לאסוף כמעט 200 תמונות של הגלקסיה השכנה שלנו אנדרומדה במהלך שבע שעות, רק כדי לראות אם PBH עם המסה של הירח שלנו עשוי לצוף.

מִלְבַד'אולי' בודד, הניסוי לא מצא משהו מרגש מדי.

אבל עם המודל החדש הזה, החוקרים טוענים שאם נחכה עוד קצת - כמו בסביבות 88 שעות - אולי יתמזל מזלנו הפעם. או לפחות לשלול את התחזית שלהם.

זיהוי חור שחור ראשוני בגודל כזה יספק לקוסמולוגים אובייקט שיכול לעזור להסביר מגוון בעיות מביכות. לא רק שזה עשוי לתרום להבנתנו את החומר האפל, ההתנגשויות שלהם עם כוכבי נויטרונים עשוי להסביר פרצי רדיו מהירים .

אולי כבר ראינו התנפצות בין החורים השחורים הקלים האלה בחתימה של אאירוע גל כבידהשהיו לו את כל הסממנים של מיזוג נויטרונים-כוכבים, בלי הפלאש .

לגבי האם החורים השחורים העתיקים האלה באמת מאכסנים את התינוקות של היקום שלנו, נצטרך קצת פיזיקה מהפכנית למדי כדי לאשר. אבל סוגי החורים השחורים שנוצרו בתרחיש הזה יהיו בדיוק מה שאנחנו מחפשים.

מחזיק אצבעות Hyper Suprime-Cam רק עשוי לתרום משהו קטן לאלבום משפחתי.

מחקר זה פורסם ב מכתבי סקירה פיזית .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.