از درون سیاره‌ها تا بدن ما؛ مینی سیاه‌چاله‌های آغازین ممکن است همه جا باشند

براساس یک مطالعه‌ی نظری جدید، سیاه‌چاله‌های بسیار کوچکی که قادر به خالی‌کردن سیاره‌ها از درون هستند، ممکن است درحال حفر تونل از میان اجرام روی زمین باشند. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این موشک‌های فضازمان فرضی ممکن است آثار میکروسکوپی عبور خود را در اجسام روزمره و حتی بدن خود ما برجای بگذارند.

به گزارش زومیت، سیاه‌چاله‌های آغازین (PBHs) یا مینی سیاه‌چاله‌ها که در درخشش آتشین بیگ‌بنگ شکل گرفتند، یکی از کاندیداهای ماده مرموز و نامرئی تاریک هستند که ۸۵ درصد از ماده‌ی موجود در جهان را تشکیل می‌دهد.

بااین‌حال، اندازه‌ی بسیار کوچک سیاه‌چاله‌های آغازین فرضی موجب شده است که تاکنون هیچ مدرکی از آن‌ها یافت نشود. اکنون تیمی از فیزیکدانان در مقاله‌ای که در شماره‌ی دسامبر مجله‌ی «فیزیک جهان تاریک» منتشر شده است، مکان جدیدی را برای جستجوی سرنخ‌‌ها از سیاه‌چاله‌های آغازین پیشنهاد کرده‌اند: همه‌جا!

سیاه‌چاله‌ها همان‌طور که می‌دانیم از فروپاشی گرانشی ستارگان درحال مرگ یا ابرهای گاز متولد می‌شوند. آن‌ها درطول عمر خود می‌توانند با بلعیدن ماده و ادغام با دیگر سیاه‌چاله‌ها، به اندازه‌های غول‌پیکر و بسیار پرجرم برسند.

اما سیاه‌چاله‌های آغازین اجرامی کاملا متفاوت هستند. این اجرام فرضی که در چند کسر ثانیه‌ی ابتدایی از حیات کیهان از توده‌های متراکم ماده‌ی زیراتمی تشکیل شده‌اند، به سنگینی کوه‌ها و درعین‌حال به سختی بزرگ‌تر از یک اتم هیدروژن هستند. این ویژگی، اثبات یا رد وجود آن‌ها را به کاری بسیار دشوار تبدیل می‌کند.

فیزیکدانان مسئول مطالعه‌ی جدید برای کمک به یافتن مینی سیاه‌چاله‌ها، تعدادی محاسبات انجام دادند تا مشخص کنند که اخترشناسان هنگام جستجوی این اجرام باید به‌دنبال چه چیز باشند. یکی از ایده‌هایی که آن‌ها پیشنهاد می‌کنند، این است که اخترشناسان به‌دنبال سیاره‌ها و سیارک‌هایی بگردند که سیاه‌چاله‌های آغازین را به‌دام انداخته‌اند و توسط آن‌ها از درون خالی شده‌اند.

استویکوویچ می‌گوید: «اگر یک جسم دارای هسته‌ی مرکزی مایع باشد، آن‌گاه سیاه‌چاله‌ی آغازین به‌دام‌افتاده می‌تواند هسته‌ی مایع را که چگالی‌اش بالاتر از چگالی لایه‌ی جامد بیرونی است، جذب کند. مینی سیاه‌چاله‌ها پس از مکیدن درون اجرام سیاره‌ای، می‌توانند دراثر برخورد یک سنگ فضایی دیگر، از پوسته‌ی آن‌ها بگریزند.

سپس اگر سنگ توخالی نسبتا کوچک باشد (تقریبا یک‌دهم اندازه‌ی زمین) ممکن است به‌عنوان یک پوسته باقی بماند و ستاره‌شناسان آن را شناسایی کنند. به‌گفته‌ی استویکوویچ، اگر جرم توخالی بزرگ‌تر باشد، فرومی‌ریزد.

اما ممکن است برای یافتن شواهد از هیولاهای میکروسکوپی حتی نیاز به نگاه‌کردن به آسمان نداشته باشیم. پژوهشگران همچنین محاسبه کردند که اگر سیاه‌چاله‌ای آغازین که با سرعت بالا حرکت می‌کند، از جسمی در زمین عبور کند، چه اتفاقی رخ می‌دهد. آن‌ها دریافتند که مینی سیاه‌چاله‌ای با جرم ۱۰۱۹ کیلوگرم اگر بر سر راه جسمی بدشانس قرار گیرد، تونلی با قطر ۷۰۰ برابر کوچک‌تر از عرض تار موی انسان درون آن حفر می‌کند.

پژوهشگران خاطرنشان کردند که خوشبختانه بعید است چنین برخوردی آسیب چشمگیر به بافت انسان وارد کند. استویکوویچ می‌گوید: «اگر پرتابه‌ای سریع‌تر از سرعت صوت در محیط حرکت کند، ساختار مولکولی محیط زمانی برای پاسخگویی ندارد. یک سنگ را از پنجره پرتاب کند، احتمالا شکسته خواهد شد. با اسلحه به پنجره شلیک کنید، احتمالا فقط سوراخ به‌جا می‌گذارد.»

احتمال اصابت سیاه‌چاله‌ی آغازین با هر جرم زمینی نیز فوق‌العاده اندک است. محاسبات پژوهشگران نشان می‌دهد که احتمال عبور این سیاه‌چاله‌ها از تخته‌سنگی میلیارد ساله فقط ۰٫۰۰۰۱ درصد است. این تخمین بدین معنی است که اگر بخواهیم شواهد مینی سیاه‌چاله‌ها را پیدا کنیم، باید به سراغ مواد و سازه‌های بسیار قدیمی برویم.

چنین تلاش‌هایی برای یافتن اجرامی که حتی وجودشان اثبات نشده است، احتمالا بیهوده به‌نظر می‌آید؛ اما پژوهشگران می‌گویند تفکر غیرمتعارف می‌تواند برای مواجهه با مشکلات لاینحلی که از دهه‌ها پیش گریبانگیر علم فیزیک بوده است، ضروری باشد. ماهیت ماده تاریک یکی از این معماها محسوب می‌شود.

استویکوویچ می‌گوید: «باهوش‌ترین افراد کره زمین ۸۰ سال است که روی این مسائل کار می‌کنند و هنوز آن‌ها را حل نکرده‌اند. ما به گسترش مستقیم مدل‌های موجود نیاز نداریم؛ [بلکه] احتمالا نیازمند چارچوبی کاملا جدید هستیم.»