[در ویدئو] آیا سیاهچاله ممکن است با زمین برخورد کند؟ سیاهچاله ناحیه ای از فضا است که هیچ چیز حتی نور نمی تواند از آن فرار کند. بنابراین طبیعی است که تعجب کنیم که آیا این نوع جرم می تواند تهدیدی برای سیاره ما باشد. Futura-Sciences با Jean-Pierre Luminet، اخترفیزیکدان مشهور مصاحبه کرد که در اینجا به صورت ویدئویی به ما پاسخ می دهد.
سیاهچاله ها در همه جای کیهان هستند و برخی معتقدند که می توانند بخشی از ماده تاریک باشند. برعکس، در واقع می تواند باعث فروپاشی مستقیم چگالی بیش از حد ماده خود در طول انفجار بزرگ شود و اولین سیاهچاله های کلان پرجرم را به وجود آورد.
یکی از مهم‌ترین انگیزه‌ها برای فرض وجود ذرات ماده تاریک که قبلاً در زمین در برخورد با شتاب‌دهنده‌های ذرات یا آشکارسازهای مدفون در زیر کوه‌ها نشان داده نشده بود، این است که بتوانیم به سرعت کهکشانی را که قبلاً مشاهده کرده‌ایم متولد کنیم. صد میلیون سال پیش پس از انفجار بزرگ .
در واقع، تجزیه و تحلیل نوسانات دمایی تشعشعات فسیلی به ما اجازه می دهد تا در وهله اول نوسانات چگالی در ماده معمولی را استنباط کنیم که با نور تعامل دارد، تنها تقریباً 380000 سال پس از انفجار بزرگ. اگر کسی زمان فروپاشی این نوسانات ماده را بر اساس قوانین شناخته شده گرانش محاسبه کند، کهکشان ها هنوز فرصت تشکیل شدن نداشتند. اما اگر نوسانات چگالی ماده‌ای را تصور کنیم که نمی‌تواند نوری (یا خیلی کم) بیشتر از ماده متشکل از پروتون‌ها ، نوترون‌ها و الکترون‌ها ساطع کند، در آن صورت می‌توانیم کهکشان‌ها را خیلی زود به دنیا بیاوریم.
با این حال، ما می دانیم که در قلب آنها سیاهچاله های بسیار پرجرم نیز وجود دارد که در حال حاضر حداقل یک میلیون جرم خورشیدی و در برخی موارد حداقل یک میلیارد جرم دارند. توضیح ظهور اولیه این سیاهچاله های غول پیکر دشوار است، حتی اگر بتوان آنها را با تجمع مواد در مقادیر زیاد، در این مورد با رشته های ماده سرد تاریک ، به سرعت رشد داد.
برای 13.8 میلیارد سال، جهان به تکامل خود ادامه داده است. برخلاف آنچه که چشمان ما هنگام تأمل در آسمان به ما می گویند، چیزی که آن را تشکیل می دهد، ثابت نیست. فیزیکدانان در سنین مختلف جهان مشاهداتی دارند و شبیه سازی هایی را انجام می دهند که در آن شکل گیری و تکامل آن را دوباره پخش می کنند. به نظر می رسد که ماده تاریک از ابتدای پیدایش کیهان تا زمان شکل گیری ساختارهای بزرگی که امروزه مشاهده می شود، نقش مهمی ایفا کرده است. © CEA Research
در میان توضیحات مورد بررسی، سیاهچاله های اولیه ای هستند که از نوسانات چگالی ماده قبل از انتشار تشعشعات فسیلی تشکیل شده اند. بنابراین، آنها فسیل های خود بیگ بنگ خواهند بود و پس از پایان یافتن آن، در اثر فروپاشی ماده شکل نگرفته اند.
وسوسه انگیز است که این سیاهچاله های اولیه را به ماده تاریک مرتبط کنیم، نه تنها با این پیشنهاد که ذرات ماده تاریک واقعا وجود ندارند، بلکه گازی از سیاهچاله های اولیه هستند، که عظیم ترین آنها برای برخی از سیاهچاله های چند ده تایی است. توده های خورشیدی با امواج گرانشی ساطع شده در طول همجوشی آنها و عبور از "تلسکوپ" Ligo و Virgo شناسایی شده اند، اما با ایجاد این سیاهچاله ها بیش از همه با فروپاشی چگالی بیش از حد ماده تاریک.
در مقاله قبلی زیر، Futura یکی از تئوری‌های تشکیل سیاهچاله‌های کلان پرجرم در اثر فروپاشی ماده تاریک را افشا کرد، اما فروپاشی به خوبی پس از انفجار بزرگ و قبل از انتشار تشعشعات کیهانی ایجاد شد.
در مقاله‌ای که امروز در Physical Review Letters توسط هومن داوودیاسل، پیتر دنتون و جولیا گرلین از آزمایشگاه ملی بروکهاون منتشر شد، نسخه‌ای از آن به‌طور رایگان در arXiv موجود است، پیش از انتشار تشعشعات کیهانی است که سیاه‌چاله‌های کلان جرم تشکیل می‌شدند. از ماده تاریک
پیر برون یک فیزیکدان ذرات در ایرفو است و در مرز بین فیزیک ذرات و کیهان شناسی کار می کند. او به نظریه ای علاقه مند است که وجود ذره ای به نام "اکسیون" را فرض می کند، که می تواند مشکلات خاصی را در رابطه با نقض تقارن در قوانین فیزیک برهمکنش قوی حل کند. اکسیون خنثی و سبک و در تعامل بسیار ضعیف با ماده، تمام خصوصیات ذره ای از ماده تاریک را دارد. © CEA Science
محاسبات این سه فیزیکدان نظری مبتنی بر طبقه خاصی از ذرات بسیار سبک از نوع اکسیون است که در ابتدا برای توضیح یک معما با معادلات QCD ، نظریه ای که دنیای هادرون ها متشکل از کوارک ها را توصیف می کند، فرض شده است. محدود شده توسط نیروی هسته ای قوی و گلوئون های آن، پسرعموهای فوتون .
ما هنوز نمی دانیم که آیا اکسیون ها وجود دارند یا خیر و در مورد کار منتشر شده امروز، اکسیون های در نظر گرفته شده به طور طبیعی مربوط به نظریه ابر ریسمان هستند و بسیار سبک هستند زیرا جرم آنها صد میلیارد میلیارد میلیارد بار سبک تر از یک پروتون است. .
ذرات ماده تاریک بسیار روشن به طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار می‌گیرند، زیرا بسیاری از مدل‌های دارای ذرات عظیم از نوع Wimps (برای ذرات عظیم با تعامل ضعیف ) در حال حاضر مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.
گاز اولیه اکسیون ها که توسط هومن داوودیاسل، پیتر دنتون و جولیا گرلین فرض شده است، پس از آن تحت چیزی قرار می گیرد که انتقال فاز مرتبه اول نامیده می شود (مانند گازهای آب با دما یا گازی که منجر به پیدایش میعانات بوز-اینشتین می شود ). ، منجر به فروپاشی آن می شود که به طور مستقیم سیاهچاله های کلان جرمی در حد یک میلیارد خورشید را ایجاد می کند.
این پدیده می توانست حمامی از امواج گرانشی را ایجاد کند که امروزه دارای یک باند بسامد بسیار دقیق است، اما هنوز نمی توان آن را با آشکارسازهایی مانند Virgo و Ligo برجسته کرد. اما به زودی به روش تشخیص مبتنی بر مطالعه جمعیت تپ اختر در چارچوب تحقیقات انجام شده با NANOGrav ( رصدخانه نانوهرتز آمریکای شمالی برای امواج گرانشی ) می رسد.
مقاله توسط Laurent Sacco منتشر شده در 05/04/2016
سیاهچاله ها در همه جای کیهان هستند و برخی معتقدند که می توانند بخشی از ماده تاریک باشند. این امر می‌توانست باعث فروپاشی مستقیم چگالی‌های بیش از حد ماده در آغاز تاریخ کیهان شود و اولین سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم را به وجود آورد.
و اگر ستارگان فشرده واقع در قلب کهکشان های بزرگ و حاوی چندین میلیون تا چند میلیارد جرم خورشیدی سیاهچاله هایی نبودند که توسط نظریه نسبیت عام توصیف شده است؟ این ایده را نمی توان رد کرد. با این حال، واقعاً هیچ جایگزینی وجود ندارد، به جز کرم‌چاله‌ها یا حداقل اشیایی که توصیف واقعی آنها به سختی با نظریه کلاسیک ساخته شده بین سال‌های 1965 و 1975 از نظریه اینشتین متفاوت است. بنابراین، همانطور که استیون هاوکینگ چند سال پیش پیشنهاد کرد، مفهوم افق رویداد می تواند آرام شود.
در هر صورت لازم به توضیح است که تولد این اشیا است. در رابطه با سیاهچاله ها فرضیه های مختلفی مطرح شده است اما هیچ کدام نتوانسته خود را تحمیل کند. با این حال، به نظر واضح است که آنها با ادغام و تجمع ماده ، مانند کهکشان هایی که آنها را در خود جای داده اند، تکامل یافته اند. اما میکروب آنها از کجا می آید؟
به سختی می توان به شکل گیری ستارگان بسیار پرجرم اشاره کرد که پس از آن در سیاهچاله ها فرو می ریزند زیرا ستارگانی که بیش از چند صد جرم خورشیدی دارند مشکلاتی را ایجاد می کنند. ما همچنین سعی کرده ایم سیاهچاله های اولیه را درگیر کنیم. در تئوری، آموزش اینها آسان است. با این حال، مشاهدات به وجود آنها ناخوشایند ختم شد. این بدان معناست که کیهان قابل مشاهده تاریخ خود را با شرایط اولیه ای آغاز کرد که برای تشکیل دانه های سیاهچاله های عظیم به این شکل مساعد نبود.
گزیده ای از شبیه سازی عددی جدید که فروپاشی توزیع های ماده تاریک را در چند صد میلیون سال اول تاریخ جهان قابل مشاهده نشان می دهد. رشته‌های ماده تاریک، جایی که ماده معمولی در مبدا کهکشان‌ها متمرکز می‌شود، به وضوح قابل مشاهده هستند. © کنتارو ناگامین، دانشگاه اوزاکا، ژاپن
اگر بخواهیم دو مقاله منتشر شده در مجله MNRAS را باور کنیم که در arXiv قابل دسترسی است، معمای منشأ این سیاهچاله ها به نظر می رسد در پرتو جدیدی ظاهر می شود. آنها از شبیه‌سازی‌های عددی جدید بدست آمده‌اند که توسط گروهی از محققان از دانشگاه‌های اوزاکا، ژاپن و کنتاکی، ایالات متحده انجام شده است.
چندین شبیه‌سازی از شکل‌گیری ساختارهای بزرگ کیهان قبلاً برای چندین دهه با ابررایانه‌ها انجام شده است. می توانیم به هزاره یا حتی DEUS اشاره کنیم. اولین شبیه‌سازی‌هایی که در چارچوب کیهان‌شناسی با ماده تاریک انجام شد، فقط این ماده عجیب و غریب را در نظر گرفت. سپس برخی دیگر مخلوطی از ماده معمولی و ماده تاریک را در بر گرفتند. در این چارچوب آخر است که محققان کار کردند و روش‌های محاسباتی خود را اصلاح کردند.
مشخص شد که پس از مدتی، نوسانات در چگالی ماده تاریک منجر به سقوط ماده به سرعت در قلب مناطق دارای چگالی بیش از حد توسط فروپاشی گرانشی شد. بنابراین، مناطقی که حاوی نزدیک به دو میلیون جرم خورشیدی بودند، بعداً به طور کامل و مستقیم‌تر قادر به فروپاشی شدند و سیاهچاله‌های بسیار پرجرم را به وجود آوردند. این مناطق در حدود 2 میلیون سال، در مرحله شکل گیری اولین ستاره ها و کهکشان ها ظاهر شده اند.
مسیری که این غلظت‌ها را در مرحله دوم به سیاهچاله تبدیل می‌کند هنوز باید بررسی شود. به گفته اخترفیزیکدانان ، واقعیت فاز اول را می توان از طریق مشاهدات آینده از تلسکوپ فضایی جیمز وب مشخص کرد.
!
از ثبت نام شما سپاسگزاریم.
خوشحالم که شما را در جمع خوانندگان ما دارم!
به اخترشناسان کمک کنید اسرار سیاهچاله های کلان پرجرم را کشف کنند

source