اگرچه زبالهدانهای کیهانی که به عنوان سیاهچاله شناخته میشوند و از طریق امواج گرانشی شناسایی شدهاند، هنوز اطلاعات زیادی درباره آنها وجود ندارد. این اطلاعات حتی در مورد سیاهچالههایی که دانشمندان معتقدند هنگام آغاز جهان بهوجود آمدهاند، حتی کمتر است. در حالی که بیشتر سیاهچالهها اجساد ستارههای مرده هستند، تصور میشود که سیاهچالههای اولیه فرضی تنها چند ثانیه پس از بیگ بنگ تشکیل شدهاند. در ادامه با دیجینوی همراه باشید.
گمان میرود آنها در اثر فشردهسازی شدید متولد شدهاند که موجب شده است اجرام کوچک جهان مانند ستارههای مرده را در خود جای دهند. دروصورتی که برخی از سیاهچالههای اولیه وجود داشته باشند، ممکن است بذرهایی برای سیاهچالههای بسیار بزرگ در هسته اکثر کهکشانها باشند. برخی دیگر شاید سرانجام به پایان عمر خود رسیدهاند و بخشهایی از اجساد آنها در طول دورهها تبخیر شده و اکنون در آستانه انفجار قرار دارند.
در سال ۱۹۷۰، استیون هاوکینگ وجود سیاهچالههای اولیه فرضی را مطرح کرد و گفت که آنها به اندازه سیاهچالههای ستارهای و پرجرم، چگال هستند. مانند سایر سیاهچالهها، فرض بر این است که آنها به آرامی از طریق تابش هاوکینگ تبخیر میشوند و ذراتی را پخش میکنند که برای همیشه در فضای خالی حرکت میکنند. البته سیاهچالههای اولیه احتمالا بسیار کوچکتر و سبکتر از خویشاوندان بزرگ خود هستند که این موضوع باعث میشود سریعتر تبخیر شوند و الگویی از سبکتر و داغتر شدن را ایجاد کنند.
این امر موجب تبخیر سریعتر میشود تا اینکه سیاهچالههای اولیه سرانجام منفجر شوند. اکنون تیمی از فیزیکدانان دانشگاه ماساچوست از امهرست مشغول بررسی این موضوع هستند که چگونه میتوان پرتوهای گاما و سایر بقایای چنین انفجاری را مشاهده کرد. این تیم در پژوهشی که اخیرا در مجله Physical Review Letters منتشر شده، نوشته است که مشاهده پرتوهای گاما از یک سیاهچاله در حال انفجار، شواهد محکمی برای سیاهچالههای اولیه، اولین شواهد از تابش مستقیم هاوکینگ و اطلاعات قطعی درباره ذرات موجود در طبیعت ارائه میدهد.
سیاهچالههای اولیه همچنان از دید رصدگران مخفی ماندهاند. اینکه آیا هیچیک از آنها در اثر انفجار از بین رفتهاند یا خیر، مشخص نیست زیرا هیچکس به دنبال شواهدی که پس از انفجار باقی مانده باشد، نبوده است. با این حال، بقایای یک سیاهچاله اولیه میتواند اسرار جهان مانند ترکیب ذرات ماده تاریک را آشکار کند و آنچه که قبلا داشنمندان مشاهده کردهاند، مثل ذرات زیر اتمی که فقط در شتابدهندههای ذرات دیده شدهاند، به محققان چیزهای بیشتری بیشتری بیاموزند. حتی ممکن است ذرات عجیب بیشتری در اعماق سیاهچالههای اولیه مخفی شده باشند.
تیم دانشگاه ماساچوست امهرست باور دارد که محققان به احتمال ۹۰ درصد پرتوهای گامای آزادشده از یک سیاهچاله اولیه منفجر شده را در دهه آینده مشاهده خواهند کرد. این پرتوها که زمانی در یکی از چنین سیاهچالههایی بودند و مدتها پیش به یک آتشبازی کهکشانی تبدیل شدهاند، شاید هماکنون در حال حرکت در فضا باشند. تیم اشاره شده مدلی از انفجار اولیه سیاهچاله اولیه را ایجاد کردند که شامل الکترونهای تاریک است که نسخههای آیینهای سنگینتر ماده تاریک از الکترونها هستند.
تصور میشود که سیاهچالههای اولیه از نظر الکتریکی خنثی هستند. با این وجود، مدل ایجاد شده نشان داد که آنها میتوانند بار کمی از الکترونهای تاریک داشته باشند که شاید آنها را بهطور موقت پیش از انفجار اجتنابناپذیر پایدار کند. مشاهده انفجار سیاهچاله هر ده سال به جای هر صد هزار سال غیرواقعی به نظر میرسد، اما در ۱۴ میلیارد سال پس از بیگبنگ، احتمالا بارها و بارها اتفاق افتاده است و دانشمندان کاملا از آن بیخبر بودهاند. محققان از قبل میدانند که چگونه تابش هاوکینگ را مشاهده کنند، تنها هرگز این کار را واقعا انجام ندادهاند.
همین امر میتواند درباره انفجارهای فرضی سیاهچالههای اولیه (PBH) نیز صادق باشد. محققان نتیجه گرفتهاند که سیاهچالههای اولیه ممکن است دوره از سرکوب تابش هاوکینگ خود را پشت سر گذاشته باشند و به سیاهچالههای سبکتر اجازه دهند تا امروز زنده بمانند. این امر محدودیتهای غیرمستقیم بر نرخ انفجار را به شدت تضعیف میکند و احتمال مشاهده بالقوه را افزایش میدهد.