علماء الفلك يستبعدون نظرية هوكينج عن الطبيعة البدائية للمادة المظلمة!

ما زلنا لا نعرف ماهية المادة المظلمة؛ لكن يمكننا أن نستبعد أحد الخيارات؛ إذ وفقًا لنظرية اقترحها العبقري ستيفن هوكينج (Stephen Hawking)، ليست مجموعة من الثقوب السوداء المجهرية الصغيرة جدًا.

في الاختبار الأكثر صرامة للنظرية حتى الآن؛ بحث فريق دولي، بقيادة باحثين من معهد كافلي لفيزياء ورياضيات الكون (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU) في اليابان، عن العلامة الدالة على هكذا ثقوب سوداء ضئيلة وكانت نتيجة هذا البحث دامغة جدًا.

كان العلماء يبحثون عن وميض معين للنجوم في مجرة قريبة – وهو الطريقة التي سيظهر بها الضوء إذا كان هنالك ثقب أسود بحجم أقل من عُشر المليمتر يمر أمامه.

قد يبدو وجودُ ثقب أسود بهذا الحجم مثيرًا للسخرية؛ لكنّ المفهوم ينبع في الواقع من نظرية أنيقة من قِبل هوكينج، الذي كان يحاول بها معالجة مشكلتنا الهائلة المتمثلة بالمادة المظلمة.

والمشكلة هي أنه استنادًا إلى مشاهداتنا لقوى الجاذبية ذات الأثر في الكون، نعلم أن نسبة 85٪ من الكتلة الموجودة ناتجة عن شيء لا يمكننا رؤيته، ولم نكتشفه بعد بشكل مباشر.

في ورقة بحثية في عام 1971، توسّع هوكينج في نظرية الثقوب السوداء البدائية التي اقترحها العالمان ياكوف بوريسوفيتش زيلدفيتش (Yakov Borisovich Zel’dovich) وإيغور ديمترييفيتش نوفيكوف (Igor Dmitriyevich Novikov) في عام 1966.

وتذهب النظرية إلى أنه بعد الانفجار العظيم مباشرة؛ أي عندما نشأ الكون، كان يمكن أن يكون هناك مناطق للمادة ضمن المزيج البدائي أكثر كثافة من غيرها؛ كافية لحدوث انهيار جاذبي.

نظرًا لأن الثقوب السوداء الناتجة من الانفجار العظيم لم تتشكل من النجوم، فقد تكون أقل حجمًا بكثير؛ قد يصل حجمها إلى 0.000000001 Kg أو 1 من مئة مليون كيلو غرام.

الآن؛ -ولمعلوماتك أيها القارئ العزيز- حتى الثقب الأسود الضئيل لديه الكثير من الكتلة؛ فالثقب الأسود الذي يبلغ قطر أفق الحدث الخاص به 0.1 ملليمتر، تكون كتلتة أكثر من 67 كوينتيليون ويعادل 1018 طن متري.

لذا؛ إذا كانت هناك مجموعة من هذه الثقوب السوداء الضئيلة، ولم تتبخر بسبب إشعاع هوكينج؛ فيمكن أن نتصوّر أنها، على الأرجح، مسؤولة عن الكتلة التي لا نستطيع رؤيتها.

وإذا كانت هناك مجموعة من هذه الثقوب السوداء، تتحرك بالسرعات الهائلة التي حسبها هوكينج، فقد نراهم يسببون انحناءَ ضوء الأجسام التي تتحرك أمامه، وهو تأثير يسمى عدسة الجاذبية .

شاهد باحثون من اليابان والهند والولايات المتحدة الأمريكية كامل مجرة المرأة المتسلسلة/ أندروميدا (Andromeda) القريبة إلينا، مركزين جهودهم على ذلك التأثير باستخدام آلة تصوير فائقة طول المدى على مقراب سوبارو في ماونا كيا في هاواي، ملتقطين بذلك 190 صورة متتالية على مدار سبع ساعات.

إذا كان لثقب أسود بدائي أن يتحرك بيننا وبين نجم ما، فمن المتوقع أن يومض النجم ويسطع لبضع دقائق أو ساعات لأن جاذبية الثقب الأسود ستكون قد ضخّمَتْ نوره.

وتوقع الفريق أن الوفرة اللازمة من الثقوب السوداء الأقل كثافة من القمر لإنتاج تأثير المادة المظلمة قد يؤدي إلى نحو 1000 ظاهرة تعدس للجاذبية.

إلا أن الأرصاد أنتجت حدثًا واحدًا محتملًا؛ بمعنى أن الثقوب السوداء البدائية لا يمكن أن تكون مسؤولة عن أكثر من 0.1% من المادة المظلمة. (وجدت دراسة في العام المنصرم أن الثقوب السوداء البدائية لا يمكن أن تمثل أكثر من 40% من المادة المظلمة).

وهذا يعني، في الواقع، أن المادة المظلمة ليست مصنوعة من ثقوب سوداء صغيرة.

نُشر البحث في مجلة Nature Astronomy 

المصدر