การค้นหาสสารมืดอาจเป็นการค้นหาหลุมดำที่เก่าแก่ที่สุดเช่นกัน เว็บสล็อตใหม่ล่าสุด แตกง่าย BY เลโต ซาปูนาร์ | เผยแพร่เมื่อ 7 มกราคม 2022 8:00 น
ศาสตร์
ช่องว่าง
วิศวกรของ NASA ยืนอยู่ในอุโมงค์โดยถือกระจกเงาหลักหกเหลี่ยมของกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์จำนวน 6 บานในรูปแบบรังผึ้ง
วิศวกรของ NASA ยืนอยู่หน้ากระจกเงาหลัก 6 ส่วนของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ที่ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซ่า David Higginbotham/NASA/MFSC
สสารมืดอาจประกอบด้วยหลุมดำโบราณ ตามการศึกษาใหม่ที่สำรวจทฤษฎีเก่าที่กลับมาเมื่อเร็ว ๆ นี้ ในปีหน้า การสังเกตการณ์โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์
เวบบ์ที่เพิ่งเปิดตัวของ NASA อาจบอกเป็นนัยว่าหลุมดำ
จำนวนมากก่อตัวขึ้นในระหว่างการกำเนิดของจักรวาล การสังเกตเหล่านั้นอาจอธิบายผลกระทบของความโน้มถ่วงของสสารมืดได้ด้วยซ้ำ
แบบจำลองฟิสิกส์อนุภาคจำนวนมากอธิบายสสารมืดโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าอนุภาคขนาดใหญ่ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อน ซึ่งเป็นอนุภาคทางทฤษฎีที่หนักและเคลื่อนที่ช้าซึ่งดึงสสารปกติผ่านแรงโน้มถ่วง แต่คำอธิบายนั้นอยู่ใน “ความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นด้วยข้อมูลการทดลองล่าสุด” เบนจามิน เลห์มันน์ นักฟิสิกส์และผู้สมัครระดับปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยซานตาครูซ ผู้ศึกษาเรื่องสสารมืดและฟิสิกส์ของอนุภาค และไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว ดังนั้น ชุมชนฟิสิกส์ของอนุภาคจึงกระตือรือร้นที่จะสำรวจผู้สมัครคนอื่นๆ สำหรับสสารมืด รวมถึงการทบทวนทฤษฎีในอดีตในรูปแบบใหม่
ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 สตีเฟน ฮอว์คิงทำนายว่าหลุมดำที่หนาแน่นในเอกภพยุคแรกที่มีความร้อนจัดและร้อนจัดอาจกลายเป็นหลุมดำแห่งแรก การสร้างหลุมดำในยามเช้าตรู่ ซึ่งเรียกว่าหลุมดำดึกดำบรรพ์ อาศัยข้อเท็จจริงสำคัญ: โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลเป็นผลมาจากความผันผวนเล็กน้อยในช่วงเวลาหลังบิ๊กแบง
ภายใต้ทฤษฎีนี้ ช่องของความผันผวนเหล่านี้จะไปถึงความหนาแน่นวิกฤต ถูกเตรียมให้กลายเป็นหลุมดำ แต่ความร้อนจัดรอบๆ พวกมันจะไม่ยอมให้ยุบในทันที Günter Hasingerผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของ European Space Agency และผู้เชี่ยวชาญด้าน ดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์และผู้เขียนงานวิจัยชิ้นใหม่ที่จะตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal
การล่มสลายนี้จะเกิดขึ้นทันทีที่อนุภาคมูลฐานที่เรียกว่าควาร์กสามารถรวมตัวกันเป็นโปรตอนได้ Hasinger กล่าว ซึ่งจะเริ่มขึ้นในขณะที่เอกภพมีอายุเพียงเสี้ยววินาที
นิโค แคป เปลลูติ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยไมอามีซึ่งเป็นผู้นำการศึกษากล่าวว่า ทีมงานได้ออกเดินทางเพื่อดูว่าจักรวาลที่เราเห็นในวันนี้สามารถสร้างขึ้นด้วย “จักรวาลวิทยาใหม่” ของหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์ ได้หรือไม่ แบบจำลองของพวกเขาพบว่าจักรวาลที่มีหลุมดำดึกดำบรรพ์ทำหน้าที่เป็นสสารมืดอาจดูใกล้เคียงกับโลกของเรามาก
“หลุมดำยุคแรกและสสารมืดไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกัน” เลห์มันน์กล่าว “หลุมดำดึกดำบรรพ์เป็นสสารมืดรูปแบบหนึ่งที่เป็นไปได้” เขากล่าวว่าปริศนาทางวิทยาศาสตร์จำนวนมหาศาลที่สามารถทดสอบด้วยแบบจำลองนี้ได้อย่างน่าทึ่ง และวิธีการศึกษาก็ละเอียดถี่ถ้วน
[ดูเพิ่มเติมที่: กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ได้คลี่แผ่นบังแดดขนาดมหึมาที่ซับซ้อนออกจนหมด ]
แบบจำลองของทีมทำนายดวงดาวที่ก่อตัวขึ้นหลัง
จากผ่านไปประมาณ 50 ล้านปี ซึ่งเร็วกว่า 300 ล้านปีที่คาดการณ์ไว้ภายใต้แบบจำลองมาตรฐาน นักวิทยาศาสตร์อาจสามารถแก้ไขความแตกต่างนั้นได้ด้วยการมองใกล้ถึงส่วนลึกของจักรวาลอันไกลโพ้นและเก่าแก่ Cappelluti กล่าว
กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อตรวจสอบสัญญาณเมื่อกว่า 13.5 พันล้านปีก่อน อาจเป็นสะพานเชื่อมระหว่างแนวคิดที่มีอายุหลายสิบปีของฮอว์คิงกับสสารมืด ย้อนกลับไปเมื่อ Hawking เสนอหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์ นักวิจัย “ไม่มีความรู้สึกถึงขนาดที่แท้จริง” Hasinger กล่าว พวกเขาคิดว่าหลุมดำที่สร้างขึ้นนั้นมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ในปีต่อๆ มาจึงมองหารังสีแกมมาที่เกิดจากหลุมดำขนาดเล็ก เมื่อพวกเขาไม่พบพวกเขา นักวิจัยส่วนใหญ่ระงับแนวคิดนี้มานานหลายทศวรรษ
ในเวลาต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักว่าหลุมดำดึกดำบรรพ์สามารถมีอยู่ได้หลายขนาด รวมทั้งหลุมดำที่หนักกว่ามาก แนวคิดเรื่องหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์ยังได้รับแรงฉุดลากอย่างมากหลังจากการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงครั้งแรก Hasinger ซึ่งแสดงให้เห็นหลุมดำที่หนักกว่าที่นักดาราศาสตร์คาดไว้
แม้จะมีกล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุดในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ยังคงมี “ช่องว่างขนาดใหญ่” ในความรู้เกี่ยวกับเอกภพยุคแรกๆ ของพวกเขา Cappelluti กล่าว นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตประวัติศาสตร์ล่าสุดของจักรวาลได้ 13 พันล้านปี แต่มีอายุประมาณ 14 พันล้านปี พันล้านปีที่หายไปนั้นเต็มไปด้วยคำถามที่ไม่ได้รับคำตอบ เช่น เราลงเอยด้วยหลุมดำขนาดใหญ่ได้อย่างไร มวลดวงอาทิตย์เป็นพันล้านเท่า เขากล่าว การก่อตัวของหลุมดำมวลมหาศาลเหล่านี้ยากต่อการอธิบายด้วยความเข้าใจฟิสิกส์ในปัจจุบันของนักวิจัย
Hasinger มั่นใจว่ากล้องโทรทรรศน์ James Webb จะเห็นดวงดาว หากมีอยู่ในสิ่งที่เรียกว่า “ทุ่งลึก” ซึ่งเป็นบริเวณมืดของอวกาศที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเห็นกาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุดที่สังเกตได้มากมายเป็นครั้งแรก และหากเป็นเช่นนั้น ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในไม่กี่เดือนหลังจากที่หอดูดาวเริ่มดำเนินการ
James Webb จะ “เปิดหน้าต่างนั้น” ในช่วงเวลาที่ห่างไกล Cappelluti กล่าว หากพบว่าดาราจักรโปรโตมีความอุดมสมบูรณ์มากกว่าที่คาดการณ์ไว้ จำนวนและคุณลักษณะของกาแลคซี่อาจเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีว่าหลุมดำยุคแรกเริ่มมีอยู่จริงหรือไม่ แต่ “ปืนสูบบุหรี่” น่าจะเป็นการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในอนาคตจากหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์มากที่สุด Cappelluti กล่าว
Lehmann คิดว่ามี “ความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้น” ที่ James Webb สามารถทดสอบรูปแบบของผู้แต่งได้ แต่เขากล่าวว่าเขาคิดว่า “สิ่งนี้จะไม่ยุติคำถามที่ว่าสสารมืดประกอบด้วยหลุมดำดึกดำบรรพ์หรือไม่”
นักวิทยาศาสตร์มักจะไม่พยายามพิสูจน์ทฤษฎีของตนอย่างถูกต้อง พวกเขาแค่คิดทฤษฎีขึ้นมาและพยายามที่จะ “ทำลายมันลง” Hasinger กล่าว ยิ่งความพยายามล้มเหลวในการเจาะรูในทฤษฎีมากเท่าไหร่ ทฤษฎีก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น หากไม่สามารถทำลายล้างได้ ทฤษฎีนี้ก็จะคงอยู่ อย่างน้อยก็จนกว่าการทดลองและการค้นพบรุ่นต่อไป
ไม่ว่าทฤษฎีของทีมจะถูกยิงหรือไม่ก็ตาม การสังเกตการณ์ที่จะเกิดขึ้นอาจเป็นก้าวสำคัญในการค้นหาหลุมดำดึกดำบรรพ์ หากนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบการสังเกตของเวบบ์ที่ลึกที่สุดและ “ไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงจากแบบจำลองมาตรฐาน” Hasinger กล่าว “ถ้าอย่างนั้นเราจะมีปัญหา”
การแก้ไข 7 มกราคม 2022: เวอร์ชันก่อนหน้าของเรื่องนี้ระบุว่าหลุมดำโบราณที่มีมวลมหาศาลจะมีมวลเป็นล้านเท่าของดวงอาทิตย์ อันที่จริงพวกมันจะมีมวลเป็นพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ เว็บสล็อตใหม่ล่าสุด และ สล็อตแตกง่าย
