الثقوب السوداء طويلة العمر: كيف يُسمع غليانها البطيء في إشارة راديوية من الماضي ⚡ экспресс
يُبحث في تأثير الثقوب السوداء البدائية ذات تأثير "عبء الذاكرة" على الإشارة العالمية 21 سم في عصر الفجر الكوني. تأثير الذاكرة، الناجم عن التأثير العكسي للإشعاع على الحالات الدقيقة للأفق، يبطئ تبخر الثقوب السوداء منخفضة الكتلة (M<10^15 غرام) ويطيل عمرها. وهذا يغير معدل انبعاث الطاقة إلى الوسط بين المجري، وبالتالي التاريخ الحراري والتأيني للهيدروجين المتعادل. استنادًا إلى حسابات مساهمة الطاقة المعدلة، تم الحصول على قيود على نسبة المادة المظلمة f_PBH من تحليل سعة امتصاص إشارة 21 سم عند z≈17. في حالة الانتقال البطيء إلى نظام الذاكرة (بعرض δ=10^-2)، تُستبعَد الثقوب ذات الكتل 10^8–10^13 غرام عند f_PBH≳10^-8. في الانتقال السريع (k=1)، يكون كبت التبخر فعالاً لدرجة أنه بالنسبة للكتل M≳10^7 غرام، لا تنشأ قيود ذات أهمية.
الثقوب السوداء الصغيرة الثقوب السوداء، التي وُلدت في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم، كان ينبغي حسب نظرية هوكينغ أن تختفي منذ زمن بعيد — تتبخر كبركة ماء تحت الشمس. لكن الحسابات الجديدة تظهر: التبخر لا يسير بهذه السرعة. يبدو الثقب وكأنه يختنق بإشعاعه — مثل قدر يغلي، تغطيه سحابة من البخار فتُبطئ الغليان. هذا التأثير المسمى "عبء الذاكرة" يحوّل الوميض الفوري إلى خبو طويل وبطيء.
هذه الثقوب "الناقصة الغليان" سخّنت الهيدروجين الهيدروجين المحيط في الكون الفتي لقرون. ذرات الهيدروجين، عندما تشعر بالحرارة، تغير صوتها الراديوي — الإشعاع على موجة 21 سم. يلتقط الفلكيون هذه الإشارة القديمة ويرون أنها باردة جداً. لو كان هناك عدد أكبر ولو بجزء ضئيل من الثقوب السوداء، لسخنت الغاز أكثر، مشوهة الصورة الراديوية. إذن، لا يمكن لهذه الأجسام أن تكون المادة المظلمة — فكميتها أقل من جزء واحد من عشرة ملايين من الكمية المطلوبة.
🎯 أكثر الأدوات حساسية للبحث عن المادة المظلمة ليس كاشفاً عملاقاً تحت الأرض، بل تلسكوب راديوي عادي، يستمع إلى صدى الهيدروجين من زمن لم تكن فيه النجوم الأولى قد أُضيئت بعد.