آیا ماده تاریک ممکن است از سیاه‌چاله‌های جهانی دیگر ساخته شده باشد؟

پژوهشگران دو مسیر اصلی برای شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های باقی‌مانده معرفی می‌کنند. نخست، بقای مستقیم ساختارهای فشرده و نوساناتی است که در مرحله انقباض ایجاد شده‌اند. این ساختارها می‌توانند از جهش عبور کنند و در جهان جدید باقی بمانند.

مسیر دوم به‌مراتب جالب‌تر است. در طول انقباض، ماده تحت‌تأثیر گرانش به‌طور طبیعی به هم می‌چسبد و ساختارهایی شبیه هاله‌های کهکشانی تشکیل می‌دهد. پس از جهش، این ساختارها می‌توانند به‌سرعت به سیاه‌چاله تبدیل شوند. به بیان دیگر، کهکشان‌ها و ستارگانِ متعلق به جهان پیشین، در این فرآیند به سیاه‌چاله‌هایی تبدیل می‌شوند که گرچه جزئیات ساختاری خود را از دست می‌دهند، جرمشان حفظ می‌شود.

چنین ایده‌ای این پرسش را مطرح می‌کند: آیا آن سیاه‌چاله‌ها می‌توانند همان ماده تاریک باشند؟ از دهه‌ها پیش، نامزد اصلی ماده تاریک، ذرات بنیادی ناشناخته بوده است، اما هیچ‌کدام از این ذرات هنوز به‌طور مستقیم شناسایی نشده‌اند.

در این میان، سیاه‌چاله‌های باستانی جایگزینی جذاب ارائه می‌دهند. اگر تعداد کافی از این اجرام در اثر جهش کیهانی تولید شده باشد، می‌توانند بخش قابل‌توجهی از ماده تاریک را تشکیل دهند.

این ایده همچنین ممکن است به حل یکی از معماهای مهم سال‌های اخیر کمک کند. تلسکوپ فضایی جیمز وب جمعیتی از اجرام بسیار فشرده و فوق‌العاده سرخ را در جهان اولیه کشف کرده است که به نقاط قرمز کوچک معروف شده‌اند. این اجرام تنها چند صد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ ظاهر شده‌اند، اما جرم و درخشندگی آن‌ها بیش از حد انتظار است.

بسیاری از اخترشناسان معتقدند این اجرام با سیاه‌چاله‌های در حال رشد سریع مرتبط‌اند؛ شاید همان بذرهایی که بعدها به سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در مرکز کهکشان‌ها تبدیل شده‌اند. اما توضیح شکل‌گیری سریع چنین اجرامی در چارچوب مدل استاندارد بسیار دشوار است.

در اینجا نیز سیاه‌چاله‌های باقی‌مانده می‌توانند پاسخی طبیعی ارائه دهند. اگر بذرهای پرجرم از همان ابتدا، یعنی بلافاصله پس از جهش وجود داشته باشند، دیگر نیازی نیست جهان اولیه همه‌چیز را از صفر شروع کند. در این صورت، سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم می‌توانند از بقایای بسیار قدیمی رشد کرده باشند.

در مجموع، سناریوی «جهش کیهانی» چارچوبی یکپارچه برای حل چندین مسئله مهم در کیهان‌شناسی ارائه می‌دهد. در این چارچوب، تکینگی بیگ‌بنگ با یک گذار کوانتومی جایگزین می‌شود که ممکن است با مفهوم پل اینشتین–روزن، یعنی نوعی ارتباط ریاضی میان دو ناحیه متفاوت از فضا-زمان، مرتبط باشد. همچنین، تورم کیهانی می‌تواند به‌طور طبیعی از دینامیک نزدیک به این جهش ناشی شود، انرژی تاریک ممکن است به ساختار کلی یک جهان محدود مربوط باشد، و امواج گرانشی نیز می‌توانند نشانه‌هایی از فاز پیشین جهان را در خود حمل کنند.

بااین‌حال، هنوز کارهای زیادی باقی مانده است. این ایده‌ها باید با داده‌های رصدی، از جمله پس‌زمینه امواج گرانشی، نقشه‌برداری از کهکشان‌ها و اندازه‌گیری‌های دقیق تابش پس‌زمینه کیهانی، آزمایش شوند.

اما اگر این فرضیه‌ها درست باشند، پیامد آن بسیار عمیق خواهد بود: جهان ممکن است تنها یک‌بار آغاز نشده باشد، بلکه از یک چرخه پیشین «بازگشته» باشد و ساختارهای تاریکی که امروز کهکشان‌ها را شکل می‌دهند، شاید یادگارهایی از زمانی پیش از بیگ‌بنگ باشند.