دانشمند ایرانی میگوید که ماده تاریک میتواند طی میلیاردها سال درون سیارات غولپیکر انباشته شود و آنها را به سیاهچالههایی هماندازه خود سیاره تبدیل کند.
به گزارش تکناک، ستارهشناسان بیش از ۵۰۰۰ سیاره را شناسایی کردهاند که به دور ستارههایی بیرون از منظومه شمسی میچرخند. این جهانهای دور که به آنها سیارات فراخورشیدی گفته میشود، به دانشمندان فرصتهای ارزشمندی برای بررسی نحوه شکلگیری و تحول سیارات، همچنین امکان وجود حیات در دیگر نقاط کیهان میدهند.
طبق مطالعهای جدید از UC Riverside که در Physical Review D منتشر شده است، سیارات فراخورشیدی میتوانند در پژوهش درباره یکی از اسرارآمیزترین مواد کیهان، یعنی ماده تاریک نیز سودمند باشند. این پژوهش نشان میدهد که ماده تاریک – باور بر این است حدود ۸۵ درصد جرم جهان را تشکیل میدهد – ممکن است طی میلیاردها سال بر سیارات عظیم هماندازه با مشتری اثر بگذارد.
محاسبات گروه تحقیق نشان میدهد که ذرات ماده تاریک میتوانند به آرامی به درون سیارات فرو روند و در هسته آنها انباشته شوند. با آنکه ماده تاریک هرگز در آزمایشهای زمینی به طور مستقیم مشاهده نشده است، اما دانشمندان همچنان به وجود آن اطمینان دارند.
مهدی فروتنمهر، نویسنده اول مقاله و دانشجوی دکتری در دانشکده فیزیک و اخترشناسی که با هایبو یو، استاد فیزیک و اخترشناسی همکاری میکند، بیان کرد: «اگر ذرات ماده تاریک به اندازه کافی سنگین باشند و نابود نشوند، ممکن است در نهایت به یک سیاهچاله ریز فروبپاشند.»
وی تصریح کرد: «سپس این سیاهچاله میتواند رشد کند و کل سیاره را ببلعد و آن را به سیاهچالهای با همان جرم اولیه سیاره تبدیل کند. این نتیجه فقط در مدل ماده تاریک فوقسنگینِ نابودناپذیر امکانپذیر است.»
طبق مدل ماده تاریک فوقسنگینِ نابودناپذیر، ذرات ماده تاریک بسیار پرجرم هستند و هنگام برهمکنش یکدیگر را نابود نمیکنند. پژوهشگران نشان دادهاند که این ذرات در سیارات فراخورشیدی به دام میافتند، انرژی از دست میدهند و به سوی هسته سیاره حرکت میکنند؛ جایی که انباشته میشوند و به سیاهچاله فرو میریزند.
فروتنمهر گفت: «سیاهچالهها در سیارات گازی با اندازهها، دماها و چگالیهای متفاوت میتوانند در بازههای زمانی قابلرصد شکل گیرند و حتی ممکن است چندین سیاهچاله در طول عمر یک سیاره فراخورشیدی پدید آیند.»
وی عنوان کرد: «این نتایج نشان میدهد که بررسیهای سیارات فراخورشیدی میتواند برای شکار ذرات ماده تاریک فوقسنگین بهکار رود، بهویژه در مناطقی مانند مرکز کهکشان راه شیری که گمان میرود غنی از ماده تاریک باشند.»
او همراه با تارا قترولف، پژوهشگر پسادکتری در دانشکده علوم زمین و سیارهها، این مطالعه را انجام داد. فروتنمهر توضیح داد که تاکنون ستارهشناسان فقط سیاهچالههایی را شناسایی کردهاند که جرم آنها از خورشید بیشتر است. او بیان کرد که بیشتر نظریههای موجود پیشبینی میکنند که سیاهچالهها باید حداقل چنین جرمی داشته باشند. وی توضیح داد: «کشف یک سیاهچاله با جرم یک سیاره دستاورد بزرگی خواهد بود. این کشف از فرضیه مقاله ما پشتیبانی میکند و جایگزینی برای نظریه رایج فراهم میآورد که بر اساس آن، سیاهچالههای هماندازه سیاره فقط در اوایل جهان شکل گرفتهاند.»
به گفته او، دلیل اینکه تاکنون از سیارات فراخورشیدی برای پژوهش درباره ماده تاریک چندان استفاده نشده، این بوده است که دانشمندان دادههای کافی از آنها نداشتند. فروتنمهر عنوان کرد: «اما در سالهای اخیر، دانش ما درباره سیارات فراخورشیدی بهطور چشمگیری گسترش یافته است و چندین مأموریت فضایی آینده مشاهدات دقیقتری فراهم خواهند کرد. با این دادههای روبهافزایش، میتوان از سیارات فراخورشیدی برای آزمودن و به چالش کشیدن مدلهای گوناگون ماده تاریک بهره برد.»
وی بیان کرد که در گذشته دانشمندان برای بررسی ماده تاریک به رصد اجرامی مانند خورشید، ستارههای نوترونی و کوتولههای سفید میپرداختند، چرا که مدلهای مختلف ماده تاریک میتوانند این اجرام را به شیوههای گوناگون تحتتأثیر قرار دهند. به عنوان مثال، برخی مدلها اعلام میکنند که ماده تاریک میتواند ستارههای نوترونی را گرم کند.
فروتنمهر تصریح کرد: «بنابراین اگر ستاره نوترونی قدیمی و سرد مشاهده شود، میتواند برخی ویژگیهای ماده تاریک را رد کند، چرا که از نظر نظری ماده تاریک باید آنها را گرم کرده باشد.»
وی خاطرنشان کرد که بسیاری از سیارات فراخورشیدی – همچنین مشتری در منظومه شمسی ما – که تاکنون به سیاهچاله فرو نریختهاند، میتوانند به دانشمندان کمک کنند تا مدلهای ماده تاریک مانند مدل ماده تاریک فوقسنگین نابودناپذیر را رد یا اصلاح کنند.
فروتنمهر گفت: «اگر ستارهشناسان، جمعیتی از سیاهچالههای هماندازه سیاره کشف کنند، این میتواند شاهدی قوی به سود مدل ماده تاریک فوقسنگینِ نابودناپذیر باشد.» وی تأکید کرد: «هرچه دادههای بیشتری گردآوری کنیم و سیارات منفرد را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم، سیارات فراخورشیدی میتوانند بینشهای حیاتی درباره ماهیت ماده تاریک فراهم آورند.»
فروتنمهر یادآور شد که اثر احتمالی دیگر ماده تاریک بر سیارات فراخورشیدی – و شاید بر سیارات منظومه شمسی – این است که میتواند آنها را گرم کند یا باعث تابش پرانرژی از آنها شود. وی تصریح کرد: «ابزارهای امروزی به اندازه کافی حساس نیستند تا این نشانهها را شناسایی کنند، اما تلسکوپها و مأموریتهای فضایی آینده ممکن است قادر به شناسایی آنها باشند.»
