ماهیت کوانتومی سیاهچاله‌های اولیه در پرتو تحلیل داده‌های نوین کیهانی

سعید فخری در طرح پژوهشی دوره پسادکتری خود با عنوان «ماهیت کوانتومی سیاهچاله‌های اولیه در پرتو تحلیل داده‌های نوین کیهانی»، با راهنمایی جواد تقی‌زاده فیروزجایی در دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، به بررسی نقش احتمالی سیاهچاله‌های اولیه در شکل‌گیری ساختارهای کیهانی و ارتباط آن‌ها با ماهیت ماده تاریک پرداخت.

به گزارش سیناپرس، روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF) اعلام کرد سعید فخری در طرح پژوهشی دوره پسادکتری خود با عنوان «ماهیت کوانتومی سیاهچاله‌های اولیه در پرتو تحلیل داده‌های نوین کیهانی»، با راهنمایی جواد تقی‌زاده فیروزجایی در دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، به بررسی نقش احتمالی سیاهچاله‌های اولیه در شکل‌گیری ساختارهای کیهانی و ارتباط آن‌ها با ماهیت ماده تاریک پرداخت.

فخری با اشاره به یکی از پرسش‌های اساسی فیزیک و کیهان‌شناسی گفت: یکی از مهم‌ترین پرسش‌های علم امروز، شناخت ماهیت بخش عمده محتوای جهان است. آنچه به‌طور مستقیم مشاهده می‌کنیم، شامل ستاره‌ها، سیاره‌ها و کهکشان‌ها، تنها بخش کوچکی از محتوای جهان را تشکیل می‌دهد و بخش قابل توجهی از آن به ماده تاریک نسبت داده می‌شود؛ ماده‌ای که تاکنون به‌صورت مستقیم مشاهده نشده، اما اثرات گرانشی آن بر حرکت ستاره‌ها و کهکشان‌ها قابل اندازه‌گیری است.

وی افزود: شناخت ماهیت ماده تاریک یکی از اهداف مهم پژوهش‌های نوین در فیزیک و نجوم است. در این میان یکی از فرضیه‌های مطرح این است که سیاهچاله‌های اولیه می‌توانند بخشی از ماده تاریک را تشکیل دهند یا دست‌کم در روند تجمع ماده و شکل‌گیری ساختارهای کیهانی نقش داشته باشند.

این پژوهشگر با اشاره به ویژگی سیاهچاله‌های اولیه اظهار کرد: برخلاف سیاهچاله‌های ستاره‌ای که در مراحل پایانی عمر ستاره‌های پرجرم شکل می‌گیرند، سیاهچاله‌های اولیه می‌توانسته‌اند در نخستین لحظات پس از مهبانگ و در شرایط بسیار متفاوتی از محیط کیهانی امروز ایجاد شده باشند. هنوز وجود قطعی این اجرام به اثبات نرسیده است، اما در صورت وجود، می‌توانند اطلاعات ارزشمندی درباره جهان اولیه و فرایند شکل‌گیری نخستین ساختارهای کیهانی در اختیار ما قرار دهند.

فخری ادامه داد: هدف اصلی این پژوهش، بررسی تأثیر حضور سیاهچاله‌های اولیه بر روند رشد ساختارهای کیهانی است. به‌طور مشخص، بررسی می‌شود که آیا وجود این اجرام می‌تواند موجب تجمع سریع‌تر ماده تاریک در برخی نواحی فضا شود و در نتیجه، شکل‌گیری نخستین کهکشان‌ها و ساختارهای بزرگ‌مقیاس کیهانی را نسبت به پیش‌بینی مدل‌های متعارف سرعت بخشد.

وی افزود: اهمیت این موضوع با توجه به داده‌های جدید اخترشناسی افزایش یافته است؛ زیرا برخی مشاهدات مربوط به جهان اولیه، از جمله شناسایی کهکشان‌هایی با ویژگی‌هایی که نیازمند توضیح دقیق‌تر هستند، می‌تواند زمینه‌ای برای آزمون مدل‌های جدید کیهان‌شناسی فراهم کند. بررسی نقش سیاهچاله‌های اولیه یکی از راه‌هایی است که می‌تواند در تبیین این مشاهدات مورد ارزیابی قرار گیرد.

این پژوهشگر با تشریح روش انجام مطالعه گفت: برای بررسی این فرضیه، از مدل‌های پیشرفته فیزیکی، محاسبات ریاضی و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده خواهد شد. در این شبیه‌سازی‌ها، شرایط جهان اولیه و تأثیر تغییر در تعداد و جرم سیاهچاله‌های اولیه بر رشد ماده و شکل‌گیری ساختارهای کیهانی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

فخری ادامه داد: پس از انجام شبیه‌سازی‌ها، نتایج به‌دست‌آمده با داده‌های واقعی حاصل از رصدهای کیهانی مقایسه خواهد شد. داده‌های تلسکوپ‌های فضایی، از جمله تلسکوپ فضایی جیمز وب، که امکان مطالعه کهکشان‌های بسیار دور و مربوط به دوره‌های ابتدایی جهان را فراهم کرده است، در این بررسی اهمیت ویژه‌ای دارند. همچنین داده‌های مربوط به امواج گرانشی و رویدادهای مرتبط با برخورد سیاهچاله‌ها می‌توانند اطلاعات مکملی برای آزمون مدل‌های پیشنهادی فراهم کنند.

وی اظهار کرد: مقایسه نتایج مدل‌های نظری و شبیه‌سازی‌های عددی با داده‌های رصدی می‌تواند مشخص کند که آیا حضور سیاهچاله‌های اولیه می‌تواند بخشی از ویژگی‌های مشاهده‌شده در جهان اولیه را توضیح دهد یا خیر. در صورت سازگاری مدل با داده‌های تجربی و رصدی، این یافته می‌تواند شواهد بیشتری درباره نقش این اجرام در تکامل کیهان فراهم کند.

این پژوهشگر با اشاره به اهمیت گسترده‌تر این مطالعه گفت: بررسی سیاهچاله‌های اولیه تنها به شناخت این اجرام محدود نمی‌شود، بلکه می‌تواند ارتباط میان فیزیک کوانتومی، گرانش، ماده تاریک و تحول ساختارهای کیهانی را نیز روشن‌تر کند. نتایج این پژوهش می‌تواند به درک بهتر شرایط حاکم بر جهان اولیه و چگونگی شکل‌گیری نخستین ساختارهای کیهانی کمک کند.

فخری افزود: یافته‌های این طرح همچنین می‌تواند در تفسیر داده‌های نسل جدید تلسکوپ‌ها، رصدخانه‌ها و آشکارسازهای امواج گرانشی مورد استفاده قرار گیرد. با افزایش دقت ابزارهای رصدی و ورود داده‌های جدید از جهان اولیه، امکان آزمون دقیق‌تر مدل‌هایی که حضور سیاهچاله‌های اولیه را در نظر می‌گیرند، فراهم خواهد شد.

این پژوهشگر در پایان خاطرنشان کرد: نتایج این پژوهش می‌تواند به روشن‌تر شدن نقش احتمالی سیاهچاله‌های اولیه در شکل‌گیری و تکامل جهان و همچنین درک بهتر ماهیت ماده تاریک کمک کند. بررسی ارتباط میان این اجرام، رشد ساختارهای کیهانی و داده‌های جدید رصدی، گامی در جهت پاسخ به برخی از بنیادی‌ترین پرسش‌های کیهان‌شناسی درباره منشأ ساختارهای جهان و چگونگی رسیدن کیهان به وضعیت کنونی آن خواهد بود.