پژوهشی تازه از اخترفیزیکدانان موسسه تحقیقات بنیادی تاتا در هند نشان میدهد سیاهچالهها لزوماً محصول مرگ ستارگان غولپیکر و انفجارهای ابرنواختری نیستند؛ بلکه میتوانند در دل ستارگانِ به ظاهر آرام و فعال نیز متولد شوند و مانند یک «انگل کیهانی»، میزبان خود را به آرامی از درون ببلعند.
به گزارش منابع علمی، این نظریه در نشریه معتبر Physical Review D منتشر شده و ایدهای متفاوت از روند سنتی شکلگیری سیاهچالهها را مطرح میکند. بر اساس یافتهها، یک سیاهچاله میکروسکوپی با جرمی در حد یک کامیون سنگین نیز میتواند نقطه آغاز این فرآیند ویرانگر باشد؛ جرمی ناچیز در مقیاس کیهانی، اما کافی برای فروپاشی هسته یک ستاره فشرده.
سیاهچالهای به اندازه یک کامیون در قلب ستاره
در مدل کلاسیک، سیاهچاله زمانی شکل میگیرد که ستارهای بسیار پرجرم سوخت خود را تمام کرده و هستهاش تحت گرانش خود فرو میریزد. اما پژوهش جدید میگوید مسیر دیگری هم وجود دارد: تشکیل سیاهچاله در داخل ستارهای که هنوز میدرخشد. در این سناریو، عامل اصلی نه جرم اولیه ستاره، بلکه انباشت تدریجی ماده تاریک در مرکز آن است.
ماده تاریک که حدود ۸۵ درصد از جرم کل جهان را تشکیل میدهد، به طور مستقیم دیده نمیشود اما اثر گرانشی آن در حرکات کهکشانها و ساختار کیهان آشکار است. به گفته پژوهشگران، ذرات ماده تاریک میتوانند هنگام عبور از نزدیکی ستارگان فشرده، توسط گرانش شدید آنها به دام بیفتند و به مرور در هسته ستاره تهنشین شوند.
تلهای ایدهآل برای ماده تاریک
نکته کلیدی این نظریه، تفاوت رفتار سیاهچالههای بسیار کوچک در محیطهای مختلف است. بر اساس نظریه تابش هاوکینگ، سیاهچالههای کوچک به دلیل تابش کوانتومی به سرعت انرژی از دست میدهند و تبخیر میشوند و از بین میروند. به همین دلیل، تصور میشد چنین سیاهچالههای میکروسکوپی نمیتوانند دوام بیاورند.
اما شرایط درون کوتولههای سفید و ستارههای نوترونی متفاوت است. این اجرام، بقایای متراکم و فوقالعاده چگال ستارگان مرده هستند و به دلیل گرانش و چگالی بینهایت، مانند تلهای ایدهآل برای ماده تاریک عمل میکنند. ذرات ماده تاریک پس از به دام افتادن، در هسته این ستارگان انباشته میشوند و چگالی مرکزی را به تدریج افزایش میدهند تا جایی که هسته تاب تحمل فشار را از دست داده و فرو میریزد.
در این لحظه، یک سیاهچاله انگلی متولد میشود. این سیاهچاله به جای تبخیر، به دلیل احاطه شدن با ماده فوقچگال ستاره، پیش از آنکه فرصت تبخیر بیابد، شروع به بلعیدن سریع مواد اطراف خود میکند و رشد آن شتاب میگیرد.
جرم بحرانی؛ از ۴۰ تن تا ۶۰۰ تن
محاسبات پژوهشگران نشان میدهد آستانه لازم برای شکلگیری این سیاهچاله انگلی، به نوع ستاره و محیط کهکشانی آن بستگی دارد. در مناطق متراکم کهکشان که غلظت ماده تاریک بسیار بالاست، جرم بحرانی مورد نیاز برای فروپاشی هسته یک کوتوله سفید تنها حدود ۴۰ تن است. این مقدار در مقیاس کیهانی بسیار ناچیز است؛ معادل وزن چند کامیون.
برای ستارههای نوترونی که چگالتر و مقاومتر هستند، این آستانه بالاتر است و به حدود ۶۰۰ تن میرسد. با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که در نواحی پرتراکم ماده تاریک، مانند مرکز کهکشانها یا خوشههای کروی، رسیدن به این جرم بحرانی دور از انتظار نیست. پس از عبور از این آستانه، فرآیند برگشتناپذیر میشود؛ سیاهچاله کوچک به سرعت رشد کرده و در نهایت کل ستاره را میبلعد و تنها یک سیاهچاله با جرم ستاره باقی میماند.
آزمونی برای راز ماده تاریک
یکی از جذابترین جنبههای این نظریه، امکان آزمودن آن با رصدهای نجومی است. تاکنون هیچ سیاهچاله انگلی به طور مستقیم کشف نشده، اما خودِ بقای ستارگان فشرده میتواند به عنوان یک آزمایشگاه طبیعی برای سنجش مدلهای ماده تاریک به کار رود.
به گفته نویسندگان مقاله، اگر این فرآیند به آسانی رخ میداد، بسیاری از کوتولههای سفید باستانی و تپاخترها (پالسارها) که میلیاردها سال عمر دارند، باید مدتها پیش ناپدید میشدند. بقای این اجرام کهنسال در مناطقی که انتظار میرود ماده تاریک فراوان باشد، محدودیتهای مهمی برای ویژگیهای ذرات ماده تاریک، از جمله جرم و سطح برهمکنش آنها با ماده عادی، ایجاد میکند.
به بیان دیگر، شمارش کوتولههای سفید و تپاخترهای باقیمانده در مناطق پرتراکم کهکشان میتواند به دانشمندان بگوید که ماده تاریک تا چه اندازه میتواند در ستارگان انباشته شود و آیا نظریه سیاهچالههای انگلی با واقعیت سازگار است یا خیر.
هر ستاره، میزبان یک انگل خاموش؟
این پژوهش چشماندازی تازه و در عین حال تاملبرانگیز پیش روی اخترفیزیک قرار میدهد. اگر این مدل درست باشد، هر نقطه نورانی که در آسمان شب میبینیم، ممکن است در مرکز خود یک مهمان ناخوانده را پنهان کرده باشد؛ سیاهچالهای کوچک و خاموش که بیصدا ساختار ستاره را از درون تغییر میدهد و سرانجام آن را به طور کامل میبلعد.
چنین نگاهی نه تنها درک ما از چرخه زندگی و مرگ ستارگان را متحول میکند، بلکه میتواند پلی میان دو معمای بزرگ کیهانشناسی باشد: سرنوشت نهایی ستارگان فشرده و ماهیت ناشناخته ماده تاریک. گام بعدی، جستوجوی نشانههای غیرمستقیم این پدیده است؛ از جمله ناپدید شدن ناگهانی ستارگان فشرده بدون انفجار ابرنواختری یا تغییرات غیرعادی در جمعیت تپاخترها در مرکز کهکشان راه شیری.
تا آن زمان، سیاهچالههای انگلی همچنان در مرز میان نظریه و واقعیت باقی میمانند؛ ایدهای جسورانه که یادآور میشود جهان حتی در آرامترین ستارگانش نیز میتواند آبستن خشونتآمیزترین رویدادهای کیهانی باشد.
نظرات (0)