احتمال توانایی ماده تاریک در ایجاد صدا در نزدیکی سیاه‌چاله‌ها

ماده تاریک ممکن است فضای زمان را مانند یک زنگ حول سیاه‌چاله‌ها به لرزه درآورد — و ممکن است بتوانیم آن را «بشنویم»

به نظر می‌رسد که ماده تاریک می‌تواند صدا تولید کند، اما تنها در صورتی که میکروفون، از یک سیاه‌چاله ساخته شده باشد.

به گزارش ایتنا و به نقل از اسپیس، ماهیت واقعی ماده تاریک برای دهه‌ها از دید دانشمندان پنهان مانده است. اما به گزارش ایتنا و به نقل از اسپیس، برای توضیح اینکه چرا ذرات ماده تاریک تاکنون در هیچ آزمایش شناسایی مستقیم یافت نشده‌اند، فیزیکدانان این فرضیه را مطرح کرده‌اند که ممکن است ماده تاریک نوعی ذره به نام «اکسیون» باشد.

اکسیون‌ها در مدل‌های بسیار نظری از نیروی هسته‌ای قوی پیش‌بینی شده‌اند و همچنین در نسخه‌های مختلف نظریه رشته‌ها ظاهر می‌شوند.

اگر ماده تاریک یک اکسیون باشد، هر ذره ممکن است به شدت سبک باشد — از یک تریلیونم تا هزارم جرم یک الکترون. این ویژگی باعث می‌شود که ماده تاریک به شکلی عجیب در مقیاس بزرگ رفتار کند. آنقدر سبک است که ویژگی‌های موجی کوانتومی آن برجسته می‌شود. به عبارت دیگر، ما در دنیای پر از ذرات ماده تاریک زندگی نمی‌کنیم بلکه در یک دریای موجی از ماده تاریک قرار داریم.

با اینکه این فرضیه جالب است، باعث می‌شود که شناسایی ماده تاریک حتی سخت‌تر شود، زیرا ماده تاریک به ندرت با ماده معمولی تعامل دارد. به همین دلیل، نمی‌توان آن را در آزمایش‌های شناسایی مستقیم مشاهده کرد. یکی از تنها روش‌هایی که می‌توانیم این نوع ماده تاریک را شناسایی کنیم، از طریق تعاملات گرانشی آن است.

اکنون، تیمی از پژوهشگران می‌گوید که سیاه‌چاله‌ها ممکن است به عنوان محیط آزمایشی ایده‌آل برای یافتن این نوع ماده تاریک عمل کنند. نتایج این تحقیق در یک مقاله که در ماه اکتبر در پایگاه پیش‌انتشار arXiv منتشر شده، آمده است. (این مقاله هنوز در یک ژورنال علمی بررسی همتایان قرار نگرفته است.)

سیاه‌چاله‌ها و اکسیون‌ها به شیوه‌ای بسیار شگفت‌انگیز با یکدیگر تعامل خواهند داشت. از طریق فرآیندی به نام سوپراشعاع، ماده تاریک می‌تواند انرژی از یک سیاه‌چاله در حال چرخش بگیرد. در طول زمان، ماده تاریک به چرخش خود حول سیاه‌چاله ادامه خواهد داد و در نهایت یک ابر متراکم از ماده تاریک پیرامون آن جمع می‌شود.

زمانی که ماده تاریک به اندازه کافی از انرژی چرخشی سیاه‌چاله را جذب کند، سرعت آن کاهش می‌یابد که باعث آزاد شدن ذرات ماده تاریک در یک انتشار کاملاً غیرقابل مشاهده خواهد شد. با این حال، در حالی که ماده تاریک آزاد شده هیچ تابشی تولید نمی‌کند، بر فضای زمان تأثیر می‌گذارد.

پژوهشگران دریافتند که ماده تاریک آزاد شده می‌تواند فضای زمان را مانند یک زنگ دور سیاه‌چاله به لرزه درآورد. این سیگنال به اندازه سیگنال‌هایی که از ادغام سیاه‌چاله‌ها به دست می‌آید، قوی نخواهد بود، اما ممکن است بتوان آن را با آزمایش‌هایی که در داخل منظومه شمسی انجام می‌شود، شناسایی کرد.

امواج گرانشی آزاد شده در بازه فرکانسی‌ای خواهند بود که می‌تواند توسط آزمایش‌های زمینی مانند لیزر اینترفومتر گرانشی-موج (LIGO) و اینترفرومتر ویرگو (برای اکسیون‌های با جرم بالا) و با استفاده از آشکارسازهای فضایی مانند آنتن اینترفومتر لیزری فضایی (LISA) برای اکسیون‌های با جرم بسیار پایین شناسایی شود.

به هر حال، در حال حاضر هیچ مدرکی مبنی بر وجود این اکسیون‌ها وجود ندارد و تاکنون این‌گونه سیگنال‌ها شناسایی نشده‌اند. اما اکنون که این پیشنهاد مطرح شده، ما می‌توانیم داده‌های موجود را جستجو کرده و آزمایش‌های آینده را برای جستجوی آن‌ها تنظیم کنیم.

شایان ذکر است که این کشف احتمالی می‌تواند راهی جدید برای مطالعه و بررسی ماده تاریک فراهم کند. ماده تاریک به طور مستقیم با ماده معمولی تعامل ندارد، بنابراین شناسایی آن بسیار دشوار است.

اما با استفاده از روش‌هایی همچون سوپراشعاع و امواج گرانشی، ممکن است بتوانیم ردپای آن را پیدا کنیم. این نظریه می‌تواند همچنین به ما در درک بهتری از نحوه رفتار ماده تاریک و تأثیر آن بر ساختار فضازمان کمک کند.