سیاهچاله‌های اولیه: تغییر دهندگان سرنوشت ستاره‌ها

سیاهچاله های اولیه در ابتدایی ترین مراحل تکامل کیهان شکل گرفتند. گرانش عظیم آنها ممکن است در منظومه های ستاره ای ویران کند. آنها می توانند انرژی را به سیستم های دوتایی گسترده منتقل کنند و مدار آنها را مختل کنند. مانند قلدرهای آسمانی، اختلال در آنها ممکن است منجر به نتایج شدید شود، اگرچه مانند پرتاب یک ستاره، اما خود سیاهچاله جایگزین آن شود! یک مقاله جدید برهمکنش‌های سیستم‌هایی مانند اینها را مطالعه می‌کند و به راه‌هایی می‌پردازد که ممکن است بتوانیم آنها را شناسایی کنیم.

این نظریه وجود دارد که در اولین لحظات پس از انفجار بزرگ، سیاهچاله ها ممکن است شکل گرفته باشند. آنها نتیجه فروپاشی ستارگان بسیار پرجرم نیستند، بلکه از نوسانات چگالی ماده تشکیل شده اند. مناطقی با چگالی زیاد به سادگی تحت تأثیر گرانشی خود فرو می ریزند و سیاهچاله های اولیه (PBH) را تشکیل می دهند. تصور می شود که اندازه آنها از زیر اتمی تا برخی که جرم بیشتری از خورشید دارند متفاوت است.

اینکه آیا سیاهچاله های اولیه واقعاً عامل ماده تاریک در جهان هستند یا خیر هنوز جای بحث دارد. در میان جامعه نجومی به طور کلی پذیرفته شده است که آنها نمی توانند تمام ماده تاریک را تشکیل دهند، اما احتمالاً تا ۱۰٪ ماده تاریک در محدوده جرم سیاره ای (۱۰-۷ تا ۱۰-۳ جرم خورشیدی) را تشکیل می دهند. هر یک از ماده تاریک در جهان نیاز به تجزیه و تحلیل بیشتری دارد.

اگر مقیاس بزرگ در نظر گرفته شود، PBH ها از پس زمینه ماده تاریک ذرات قابل تشخیص نیستند. در مقیاس های کوچک توزیع PBH ها در سراسر جهان نسبت به پس زمینه ماده تاریک ذرات یکنواخت نیست و بنابراین ما مجبور هستیم به دنبال یک نظریه منحصر به فرد و جدید باشیم. مشاهده PBH ها برای درک اینکه چقدر مدل به واقعیت نزدیک است دشوار است، اما می توان تعامل آنها را با منظومه های ستاره ای مطالعه کرد.

در مقاله‌ای که توسط Badal Bhalla از دانشگاه اوکلاهاما و تیمی از ستاره‌شناسان منتشر شد، روشی را کشف کردند که PBH می‌تواند انرژی خود را هنگام تعامل با سیستم‌های دوتایی ستاره‌ای از دست بدهد. این تعاملات می تواند منجر به هر یک از ۵ پیامد ممکن شود.

۱: سخت شدن – دو جسم محدود شده انرژی خود را به سومین جسم آزاد از دست می دهند و باعث کاهش جدایی آنها می شود.

۲: نرم شدن – بدن آزاد انرژی را به سیستم محدود منتقل می کند و باعث می شود جدایی آنها افزایش یابد اما محدود بماند.

۳: اختلال – بدن آزاد به اندازه کافی انرژی را به سیستم محدود منتقل می کند که اجزا از هم جدا می شوند و همه اشیاء بدون بند ادامه می دهند.

۴: گرفتن – اشیاء محدود شده شی آزاد را می گیرند.

۵: مبادله – جسم آزاد انرژی کافی برای جدا کردن یکی از اجسام مقید را منتقل می کند و با این کار انرژی کافی برای اتصال به باقیمانده را از دست می دهد.

مطالعات قبلی نرم شدن و اختلال در PBH و تعاملات باینری را همانند مدل ضبط بررسی کرده اند. تیم پیشنهاد می کند که سخت شدن نیز بعید است و بنابراین امکان مدل تبادل را بررسی می کند. آنها دریافتند که مدل مبادله باید به جمعیتی از دوتایی های PBH در کهکشان راه شیری منجر شود و در واقع برخی از مشاهدات به وجود آنها اشاره می کنند. این تیم همچنین پیشنهاد می کند که ممکن است بتوان PBH ها را در سیستم های دوتایی با جرم زیر خورشیدی PBH با ویژگی های سیستم تشخیص داد. اکنون برای تایید مدل به مشاهدات نیاز است. کشف سیاهچاله ها در یک سیستم دوتایی ممکن است قابل تشخیص باشد و تا حدودی از یافته ها پشتیبانی کند.