ستارگان تاریک؛ بذر احتمالی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در سپیده‌دم کیهان

پژوهشی جدید در دنیای نجوم مطرح شده است که نشان می‌دهد ستارگان تاریک ممکن است مسئول شکل‌گیری سریع نخستین سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در سپیده‌دم کیهان باشند. این فرضیه جدید می‌تواند معمای امواج گرانشی زمینه‌ی مشاهده‌شده را که در سال ۲۰۲۳ شناسایی شدند، به شکلی علمی توضیح دهد.

معمای سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در جهان اولیه

یکی از چالش‌های بزرگ اخترشناسی، چگونگی ظهور سیاه‌چاله‌های بسیار عظیم در نخستین میلیارد سال کیهان است. مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان داده است که این اجرام در دورانی بسیار دور از زمان پیدایش جهان حضور داشته‌اند؛ دورانی که طبق مدل‌های سنتی، سیاه‌چاله‌ها هنوز فرصت کافی برای رشد از طریق ادغام تدریجی را نداشته‌اند.

این تضاد میان مشاهدات و مدل‌های ریاضی، دانشمندان را به سمت بررسی موجودیت ستارگان تاریک سوق داده است. این اجرام فرضی می‌توانند به عنوان بذرهای سنگینی عمل کنند که مسیر رسیدن به جرم‌های عظیم را برای سیاه‌چاله‌ها هموار می‌سازند.

ماهیت ستارگان تاریک و فرآیند فروپاشی

برخلاف آنچه در مورد ستارگان معمولی می‌دانیم، ستارگان تاریک انرژی خود را از طریق همجوشی هسته‌ای تأمین نمی‌کنند. در عوض، منبع انرژی آن‌ها حاصل نابودی متقابل ذرات ماده تاریک در هسته است. این فرآیند منحصربه‌فرد باعث می‌شود این ستارگان بتوانند برای مدتی طولانی‌تر از ستارگان معمولی، جرم خود را از محیط اطراف جذب کنند.

زمانی که این ستارگان به دلیل جرم بسیار زیاد تحت اثر گرانش خود فرومی‌ریزند، سیاه‌چاله‌هایی با جرم بسیار بالا پدید می‌آیند که به عنوان هسته‌های اولیه برای سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم عمل می‌کنند.

ردپای گرانشی در امواج گرانشی زمینه

دانشمندان با استفاده از روش آرایه زمان‌سنجی تپ‌اختر، در حال بررسی این موضوع هستند که آیا امواج گرانشی کم‌بسامد شناسایی شده، در واقع پژواک فروپاشی این ستارگان هستند یا خیر. تپ‌اخترها به عنوان ساعت‌های دقیق کیهانی، اجازه می‌دهند تا کوچک‌ترین تغییرات در فضا-زمان ناشی از عبور این امواج ردیابی شود.

"بازمانده‌های این ستارگان می‌توانند اثری گرانشی بر جای گذاشته باشند که ردپای آن تا به امروز در جهان باقی مانده است." — کازمین ایلی، پژوهشگر دانشگاه کالگیت

اگر مدل‌های جدید درست باشند، شدت امواج گرانشی زمینه‌ی مشاهده شده مستقیماً با تعداد و جرم هاله‌های ماده تاریکی که این ستارگان در آن‌ها شکل گرفته‌اند، در ارتباط است.

نتیجه‌گیری

اگرچه وجود ستارگان تاریک همچنان در سطح یک فرضیه علمی قرار دارد، اما نتایج این پژوهش که در نشریه Physical Review D منتشر شده، مسیر جدیدی را برای درک تاریخچه کیهان باز می‌کند. تأیید این فرضیه می‌تواند به ما بگوید که چگونه نخستین غول‌های کیهانی، یعنی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم، از دل تاریکی و ماده پنهان جهان بیرون آمدند.