بر اساس یک تحقیق جدید، سیاره‌های غول‌پیکری که در خارج از منظومه شمسی ما قرار دارند، می‌توانند ابزاری حیاتی برای کشف چگونگی شکل‌گیری ماده تاریک در جهان باشند. این رویکرد جدید در حالی مطرح می‌شود که روش‌های سنتی برای شناسایی مستقیم ماده تاریک تاکنون به نتیجه نرسیده‌اند و دانشمندان را به جستجوی نشانه‌های غیرمستقیم سوق داده است.
طبق این مطالعه، یک مدل خاص از ماده تاریک که ذرات آن فوق‌سنگین هستند و خودبه‌خود از بین نمی‌روند، می‌تواند توسط جاذبه عظیم سیاره‌های غول‌پیکر جذب شود. این ذرات به تدریج انرژی خود را از دست می‌دهند و در هسته این سیارات تجمع می‌یابند. با گذشت زمان، این جرم مرموز آنقدر فشرده و متراکم می‌شود که در نهایت به دلیل گرانش شدید، به یک سیاه‌چاله کوچک تبدیل می‌شود که به مرور زمان، مواد اطراف خود را می‌بلعد. اگر بتوانیم شواهدی از این جرم با جرم سیاره‌ای (که در واقع یک سیاه‌چاله است) پیدا کنیم، ممکن است وجود نوع سنگینی از ماده تاریک را که خودبه‌خود از بین نمی‌رود، تأیید کند و پاسخی برای یکی از بزرگ‌ترین معماهای کیهان‌شناسی پیدا کنیم.
مهراد فروتن‌مهر، اخترفیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، می‌گوید: «اگر ذرات ماده تاریک به اندازه کافی سنگین باشند و به یکدیگر برخورد نکنند (و نابود نشوند)، ممکن است در نهایت به یک سیاه‌چاله کوچک تبدیل شوند. این سیاه‌چاله می‌تواند رشد کند و تمام سیاره را ببلعد و آن را به یک سیاه‌چاله با جرم همان سیاره اولیه تبدیل کند. این نتیجه تنها تحت مدل ماده تاریک فوق‌سنگین غیرفناشونده امکان‌پذیر است.»
ماده تاریک، معمای بزرگ کیهان
ماده تاریک تقریباً ۸۵ درصد از کل ماده جهان را تشکیل می‌دهد. ما از وجود آن با توجه به اثرات گرانشی که ایجاد می‌کند باخبریم، چرا که گرانش مشاهده‌شده بسیار بیشتر از آن است که با مواد قابل رؤیت توجیه شود. با این حال، تاکنون نتوانسته‌ایم ماده تاریک را به طور مستقیم رصد کنیم. این یعنی ما نمی‌دانیم که ماده تاریک دقیقاً چیست، اما دانشمندان در تلاشند تا با بررسی رفتار آن، گزینه‌ها را محدود کنند.
اینجاست که ایده تجمع ماده تاریک در هسته سیارات فراخورشیدی غول‌پیکر مطرح می‌شود. بر اساس مقاله‌ای که توسط فروتن‌مهر و همکارش، تارا فترولف، منتشر شده است، ماده تاریک سنگینی که خودبه‌خود نابود نمی‌شود (به این معنا که ذرات آن ضدذرات خودشان نیستند)، می‌تواند توسط جهان‌های غول‌پیکر جذب شده، انرژی خود را از دست بدهد و به سمت هسته سیاره فرو رود و در آنجا متمرکز شود. در نهایت، این توده‌های متراکم می‌توانند تحت تأثیر گرانش رمبش کرده و به سیاه‌چاله‌های کوچک تبدیل شوند.
او توضیح می‌دهد: «در سیارات فراخورشیدی گازی با اندازه‌ها، دماها و چگالی‌های متفاوت، سیاه‌چاله‌ها می‌توانند در بازه‌های زمانی قابل مشاهده‌ای شکل بگیرند و حتی در طول عمر یک سیاره فراخورشیدی، چندین سیاه‌چاله تولید کنند. این نتایج نشان می‌دهند که چگونه می‌توان از بررسی‌های سیارات فراخورشیدی برای جستجوی ذرات ماده تاریک فوق‌سنگین، به‌ویژه در مناطقی مانند مرکز کهکشان راه شیری که تصور می‌شود غنی از ماده تاریک هستند، استفاده کرد.»
چالش‌ها و امیدهای آینده
البته، یافتن شواهدی از این فرآیند چالش‌هایی جدی دارد. بزرگ‌ترین چالش این است که ما به سادگی از فناوری‌های به اندازه کافی حساس برای انجام این کار برخوردار نیستیم. برای مثال، یک سیاه‌چاله با جرم مشتری، تنها حدود ۵.۶ متر (۱۸.۴ فوت) قطر خواهد داشت؛ یافتن چنین جسم ریزی در میان گستره وسیع کیهان، مانند پیدا کردن سوزنی در یک انبار کاه کیهانی است.
با این حال، بشر دائماً در حال بهبود فناوری‌های رصد فضایی خود است. نسل‌های جدید تلسکوپ‌ها و رصدخانه‌های فضایی، با دقت و حساسیت بی‌سابقه‌ای در حال توسعه هستند که شاید روزی به ما اجازه دهند چنین اجرام مرموزی را شناسایی کنیم. این ابزارهای قدرتمندتر می‌توانند با بررسی جزئیات بسیار دقیق‌تر سیارات فراخورشیدی، به دنبال نشانه‌های غیرعادی از حضور یک سیاه‌چاله در هسته آن‌ها باشند.
همان‌طور که فروتن‌مهر اشاره می‌کند: «اگر ستاره‌شناسان بتوانند جمعیت بزرگی از سیاه‌چاله‌های هم‌اندازه با سیارات را کشف کنند، می‌تواند شواهد محکمی به نفع مدل ماده تاریک فوق‌سنگین غیرفناشونده ارائه دهد.» او در ادامه تأکید می‌کند که با جمع‌آوری داده‌های بیشتر و بررسی دقیق‌تر سیارات، این جهان‌های دوردست می‌توانند بینش‌های حیاتی برای درک ماهیت ماده تاریک ارائه دهند. این یافته‌ها، دریچه‌ای جدید به روی بزرگ‌ترین معمای فیزیک باز خواهند کرد و نشان می‌دهند که چگونه سیاره‌هایی که زمانی تنها به عنوان اجرام آسمانی شناخته می‌شدند، می‌توانند کلید فهم ساختار و اسرار پنهان جهان ما باشند. این یافته‌های علمی در نشریه معتبر Physical Review D منتشر شده است، که گامی مهم در جستجوی ما برای کشف ماهیت واقعی ماده تاریک محسوب می‌شود.
دیدگاه ها