سیاه‌چاله‌ای کوچک درون خورشید پنهان شده

ستارگان می‌توانند سیاه‌چاله‌های کوچک یا به اصطلاح سیاه‌چاله‌های نخستین را که درجریان بیگ‌بنگ شکل گرفته‌اند، درون خود پنهان کرده باشند. پژوهشگران دریافته‌اند که این ایده که برای اولین‌بار از سوی استیون هاوکینگ مطرح شد، ممکن است منشاء ماده تاریک اسرارآمیز را نیز توضیح دهد.

در سال ۱۹۷۱، هاوکینگ فیزیکدان مشکل مربوط به کمبود ظاهری ذرات پرانرژی ساطع‌شده از خورشید را بررسی می‌کرد. او از خود پرسید آیا اگر خورشید میزبان سیاه‌چاله کوچکی باشد که در ابتدای جهان شکل گرفته است، مشکل نوترینوی خورشیدی حل خواهد شد یا نه. برخی اخترشناسان این ایده را فراتر بردند؛ اما وقتی مشکل نوترینوی خورشیدی در سال ۲۰۰۱ حل شد، علاقه به ستارگان میزبان سیاه‌چاله از بین رفت.

اکنون به‌گزارش نیوساینتیست، ارل بلینگر از موسسه‌ی اخترفیزیک ماکس پلانک در آلمان و همکارانش ایده‌ی یادشده را به‌عنوان توضیحی ممکن برای ماده تاریک احیا و محاسبه کرده‌اند که سیاه‌چاله‌های نخستین با جرم‌های مختلف، چه تاثیراتی بر تکامل ستاره‌ی میزبان خود دارند.

برای خورشید ما، بلینگر و تیمش ابتدا سیاه‌چاله‌هایی با جرم کوچک‌تر از سیارکی معمولی را رد کردند؛ زیرا این سیاه‌چاله‌ها رشد نمی‌کنند یا اثرات سنجش‌پذیر ندارند. آن‌ها همچنین فرض بزرگ‌تر بودن سیاه‌چاله از خود خورشید را نیز غیرممکن دانستند؛ زیرا در آن صورت سیاه‌چاله به سرعت ستاره‌اش را می‌بلعید. درنهایت، سیاه‌چاله‌هایی با جرم سیاره عطارد یا بزرگ‌تر که با برافزودن ماده به آهستگی رشد می‌کنند، به‌عنوان تنها فرض ممکن باقی ماند.

بیشتر بخوانید:

• رویداد عجیبی که الماس‌ها را بر روی زمین می‌آورد!

چنین سیاه‌چاله‌ای که سوخت خورشید را از درون می‌مکد، با تولید نور قدرتمندی که لایه‌های خارجی ستاره را به بیرون می‌راند، موجب رشد آن می‌شود. این فرایند درطول میلیون‌ها سال دما را تا زیر سطح مورد نیاز برای همجوشی هسته‌ای که واکنش ضروری برای حفظ ثبات ستاره است، پایین می‌آورد.

اثر خنک‌کننده موجب می‌شود که کل ستاره مانند دیگ آب جوش، آشفته و متلاطم شود. درنهایت ستاره به نوع کمیابی از ستارگان غیرمعمول سرد به نام ستاره سرخ سرگردان تبدیل می‌شود. سیاه‌چاله‌ی واقع در مرکز سرگردان سرخ همچنین می‌تواند آن را به شیوه‌ای منحصربه‌فرد به تپش بیندازد. این اثر از سیاه‌چاله‌های نخستین همان نشانه‌ای است که بلینگر امید دارد اکنون در تقریبا ۵۰۰ ستاره‌ی سرخ سرگردان شناخته‌شده، به دنبالش بگردد.

این واقعیت که ستارگان میزبان سیاه‌چاله به شیوه‌ی خاص یادشده می‌تپند، بدان معنی است که احتمال میزبانی خورشید ما از سیاه‌چاله بسیار پایین است؛ زیرا اگر چنین بود، باید قبلا تپیدن خورشید را می‌دیدیم. بااین‌حال، وجود سیاه‌چاله در قلب خورشید غیرممکن نیست.

بلینگر می‌گوید سیاه‌چاله‌ای بسیار کوچک که یافتن نشانه‌اش دشوار باشد، می‌تواند همچنان بر تکامل خورشید اثر بگذارد. چنین سیاه‌چاله‌ای به‌طور موثر دمای خورشید را کاهش می‌دهد و وقتی خورشید با اتمام سوخت به غول سرخ معمولی تبدیل شود، زمین را از بلعیده‌شدن توسط ستاره‌مان نجات می‌دهد. بااین‌حال، خورشید همچنان به اندازه‌ای گرم خواهد شد که اقیانوس‌های زمین را بجوشاند و کل حیات را از بین ببرد.

اگر ستاره‌های دیگری را که میزبان سیاه‌چاله‌های نخستین هستند، پیدا کنیم، آن‌گاه آن‌ها می‌توانند به توضیح ماده تاریک کمک کنند. ماده تاریک پدیده‌ای است که به‌نظر می‌آید موجب شکل‌گیری اثرات گرانشی توضیح‌ناپذیر در کیهان می‌شود؛ مانند کهکشان‌هایی که سریع‌تر از آنچه صرفا براساس تاثیر ماده‌ی مرئی انتظار داریم، می‌چرخند. به‌گفته‌ی بلینگر، اگر سیاه‌چاله‌ها درون ستارگان پنهان شده باشند، جرم اضافی آن‌ها می‌تواند تا حدی این اثر گرانشی را توضیح دهد.

پائولو مونترو کاماچو از دانشگاه تسینگ هوآ در چین می‌گوید اگر ستارگان میزبان سیاه‌چاله روی کاغذ می‌توانند ماده تاریک را توضیح دهند، یک فرض بزرگ وجود دارد که هنوز ثابت نشده است. مسئله این است که آیا ستارگان اصلا می‌توانند سیاه‌چاله‌های نخستین را به دام اندازند یا خیر. وی می‌گوید: «گرفتن سیاه‌چاله‌های نخستین برای یک ستاره دشوار است؛ زیرا آن‌ها بسیار کوچک هستند و خیلی سریع حرکت می‌کنند.»

۵۸۵۸