جهان احتمالاً پیش از بیگ بنگ، حیاتی پنهان داشت

براساس یک نظریه‌ی کیهان‌شناسی که بیان می‌دارد جهان می‌تواند بین فازهای انقباض و انبساط «جهش» کند، بیگ‌ بنگ ممکن است آغاز جهان نبوده باشد. این نظریه در صورت صحت می‌تواند معانی عمیقی برای ماهیت کیهان، ازجمله دو مورد از اسرارآمیزترین اجزای آن، داشته باشد: سیاه‌چاله‌ها و ماده تاریک.

با درنظرگرفتن این موضوع، مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که ماده تاریک ممکن است از سیاه‌چاله‌هایی تشکیل شده باشد که در جریان گذار از آخرین انقباض کیهان به فاز انبساط کنونی که پیش از بیگ‌بنگ رخ داد، به‌وجود آمدند. اگر این فرضیه درست باشد، امواج گرانشی تولیدشده در طول فرایند تشکیل آن سیاه‌چاله‌ها ممکن است به‌وسیله‌ی رصدخانه‌های امواج گرانشی آتی، آشکارشدنی باشند و راهی را برای تأیید این سناریو فراهم کنند.

مشاهدات حرکت ستاره‌ها در کهکشان‌ها و تابش زمینه‌ کیهانی (درخشش به‌جامانده از بیگ‌بنگ) نشان می‌دهد که تقریباً ۸۰ درصد از کل ماده‌ی موجود در کیهان، ماده تاریک است که نور را بازتاب، جذب یا ساطع نمی‌کند. با وجود فراوانی ماده تاریک، دانشمندان هنوز نفهمیده‌اند که این ماده از چه چیز ساخته شده است.

پژوهشگران در مطالعه‌ی جدید که ۲۶ ژوئن در نشریه کیهان‌شناسی و اخترفیزیک ذره‌ای منتشر شد، سناریویی را بررسی کردند که در آن، ماده تاریک از سیاه‌چاله‌های آغازین تشکیل شده است. این سیاه‌چاله‌ها نیز خود از نوسانات نخستین در چگالی جهان که در واپسین مرحله‌ی انقباض کیهان رخ داد، پدید آمدند.

دیدگاه کیهان‌شناختی سنتی بیان می‌دارد که جهان از یک تکینگی شروع شد و به‌دنبال آن، دوره‌ی کوتاهی از انبساط بسیار سریع به نام تورم اتفاق افتاد. بااین‌حال، نویسندگان مطالعه‌ی اخیر، نظریه‌ای جالب‌تر را تحلیل کردند که با عنوان «کیهان‌شناسی جهشی ماده نامنفرد» شناخته می‌شود و می‌گوید جهان برای اولین‌بار تحت فاز انقباض قرار گرفت. سپس این مرحله در اثر چگالی فزاینده ماده، معکوس شد و وقوع بیگ‌بنگ و انبساط شتاب‌داری را که امروزه مشاهده می‌کنیم، در پی داشت.

در کیهان‌شناسی جهشی، جهان به اندازه‌ی تقریباً ۵۰ مرتبه کوچک‌تر از امروز منقبض شد. پس از بازگشت از انقباض، فوتون‌ها و ذرات دیگر متولد شدند و بیگ‌بنگ را رقم زدند. در نزدیکی گذار به فاز انبساط، چگالی ماده به‌قدری بالا بود که سیاه‌چاله‌های کوچک از نوسانات کوانتومی در چگالی ماده تشکیل شدند. به همین دلیل، آن‌ها کاندیدایی پایدار برای ماده تاریک محسوب می‌شوند.

محاسبات دانشمندان نشان می‌دهد که ویژگی‌های حالت فرضی جهان، مانند خمیدگی فضا و تابش زمینه کیهانی، با مشاهدات کنونی مطابقت دارد و از فرضیه‌ی آن‌ها حمایت می‌کند.

پژوهشگران امیدوارند که برای آزمایش بیشتر پیش‌بینی‌های خود، از نسل بعدی رصدخانه‌های امواج گرانشی استفاده کنند. دانشمندان خواص امواج گرانشی تولیدشده در طول تشکیل سیاه‌چاله را در مدل خود محاسبه کردند و دریافتند که می‌توانند آن‌ها را به‌وسیله‌ی رصدخانه‌های گرانشی آتی مانند آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری (LISA) و تلسکوپ اینشتین، آشکار کنند. این کشف‌ها می‌توانند تأیید کنند که آیا سیاه‌چاله‌های آغازین واقعاً همان ماده تاریک هستند یا خیر.

پیتر می‌گوید پژوهش حاضر از این نظر مهم است که روشی طبیعی را برای تشکیل ماده تاریک از سیاه‌چاله‌های کوچک و درعین‌حال موجود در چارچوبی ارائه می‌دهد که براساس تورم کیهانی، معمول نیست. پژوهش‌های دیگر که هم‌اکنون رفتار چنین سیاه‌چاله‌های کوچکی را در اطراف ستارگان بررسی می‌کنند، می‌توانند به یافتن راهی برای شناسایی آن‌ها در آینده منجر شوند.