علماء يكشفون عن احتمالات مخيفة لانفجار ثقب أسود

كريترنيوز/ متابعات /وائل زكير

كشف علماء في ماساتشوستس عن احتمالات مخيفة للغاية لانفجار ثقب أسود خلال السنوات العشر المقبلة.

وفي ورقة بحثية جديدة، يقول العلماء إن هناك احتمالا بنسبة 90 في المائة لانفجار ثقب أسود واحد على الأقل بحلول عام 2035.

وقال مايكل بيكر، المؤلف الرئيسي للدراسة والأستاذ المساعد للفيزياء بجامعة ماساتشوستس أمهرست: “نحن لا ندعي أن هذا سيحدث بالتأكيد خلال هذا العقد”.

“ولكن قد تكون هناك فرصة بنسبة 90 في المائة أن يحدث هذا.”

تعتبر الثقوب السوداء بمثابة مصادر قوية للجاذبية تعمل على امتصاص الغبار والغاز المحيط بها، وكذلك الكواكب وحتى الثقوب السوداء الأخرى.

غالبًا ما يتم وصفهم بـ “الوحوش المدمرة” لأنهم يمزقون النجوم، ويستهلكون أي شيء يقترب منهم كثيرًا، ويأسرون الضوء.

هذه الثقوب السوداء ضخمة للغاية ومستقرة في الغالب، ما يجعل احتمال انفجارها ضئيلًا، إلا أن الفيزيائي الإنجليزي الأسطوري ستيفن هوكينج أشار في سبعينيات القرن العشرين إلى احتمال وجود نوع آخر من الثقوب السوداء يُعرف بالثقب الأسود البدائي (PBH)، وفقا لصحيفة “ديلي ميل”.

وقد افترض أن الثقوب السوداء الأولية لم تنشأ نتيجة انهيار نجم، بل نتيجة الظروف البدائية الحارة والرطبة في الكون بعد الانفجار الكبير بفترة وجيزة.

ومن المدهش أن الثقوب السوداء الأولية ربما تكون قد تشكلت بعد أقل من ثانية من وقوع الانفجار العظيم منذ حوالي 13.8 مليار سنة.

ويعتقد أنها عبارة عن نسخ أصغر وأخف وزناً بكثير من الثقوب السوداء الأكثر ضخامة والتي تقع في مركز معظم المجرات، بما في ذلك مجرتنا .

ورغم أنه ينبغي لنا أن نكون قادرين على ذلك، إلا أن أحداً لم يرصد قط انفجار الثقب الأسود على نحو مباشر، ولكن هذا قد يتغير قريباً، وفقاً للخبراء. والأمر الحاسم هو أن البروفيسور هوكينج قال إن الثقوب السوداء تصدر ببطء جسيمات إشعاعية من خلال ما يعرف الآن باسم “إشعاع هوكينج” إذا أصبحت ساخنة بدرجة كافية.

وفقًا للنظرية، عندما تبدأ الثقوب السوداء بإطلاق هذا الإشعاع، فإنها تصبح أخف وزناً وأكثر سخونة، ما يؤدي إلى زيادة الإشعاع بشكل متسارع حتى وقوع الانفجار. وبشكل عام، كلما كان الثقب الأسود أخف، زادت حرارته وانبعثت منه جسيمات أكثر، ما يجعل أي إشعاع يمكن اكتشافه مؤكدًا أنه صادر عن ثقوب سوداء أولية.

لطالما اعتقد الفيزيائيون أن هذه الثقوب الأولية تنفجر في نهاية عمرها، وكان يُفترض أن هذه الانفجارات نادرة للغاية، تحدث مرة واحدة كل 100,000 عام تقريبًا. إلا أن الحسابات الحديثة تشير إلى أن انفجاراتها قد تكون أكثر شيوعًا، ربما مرة كل عقد أو أقل.

عندما ينفجر ثقب أسود بدائي بحلول عام 2035، أو ربما قبل ذلك، لن نتمكن من رؤيته بالعين المجردة، لكن يمكن رصد صورته بواسطة تلسكوبات فضائية أو أرضية. وأكد البروفيسور بيكر: “بما أن التكنولوجيا اللازمة لمراقبة هذه الانفجارات موجودة بالفعل، فعلينا أن نكون مستعدين”.

كما أوضح الفريق أن الانفجار سيطلق جميع أنواع الجسيمات الأساسية، بما في ذلك بعض الجسيمات التي لم يثبت وجودها بعد، ما قد يقدم رؤى ثورية حول بنية الكون.

وتسلط أبحاث الفريق، التي نشرت حديثا في مجلة Physical Review Letters ، الضوء لأول مرة على “سيناريو معقول حيث يمكن للتجارب الحالية ملاحظة انفجار PBH”.

وسوف يؤدي ذلك إلى “إحداث ثورة في الفيزياء وإعادة كتابة تاريخ الكون” – على الرغم من أن الثقوب السوداء الأولية لا تزال، كما هي الآن، افتراضية.

ويستنتج الأكاديميون في ورقتهم البحثية أن “انفجار الثقوب السوداء الأولية قد يوفر رؤى تحويلية في عالمنا”.

“إنها ستوفر أدلة على وجود الثقوب السوداء البدائية، ودليل على وجود إشعاع هوكينج، وتقدم معلومات نهائية عن الجسيمات الأساسية الموجودة في الطبيعة. يتعين علينا أن نضمن استعدادنا الجيد لتحقيق أقصى استفادة من انفجار النيزك البحري القريب في المستقبل القريب.”

كيف توصل العلماء إلى هذه النتيجة؟

في دراستهم، استكشف فريق جامعة ماساتشوستس ما يعرفه علماء الفيزياء باسم “نموذج اللعبة الكهروضوئية الكمية المظلمة”، وهو نسخة موسعة من القوة الكهربائية المعتادة بين جسمين مشحونين كهربائيًا، لكنه يتضمن نسخة افتراضية ثقيلة جدًا من الإلكترون، أطلق عليها الفريق اسم “الإلكترون المظلم”.

وبناءً على ذلك، أعاد الخبراء النظر في الافتراضات القديمة بشأن الشحنة الكهربائية للثقوب السوداء. فالثقوب السوداء القياسية لا تحمل أي شحنة، وكان يُعتقد أن الثقوب السوداء الأولية متعادلة كهربائيًا أيضًا. لكن مايكل بيكر، المؤلف المشارك وأستاذ مساعد في الفيزياء، قال: “نحن نفترض شيئًا مختلفًا”، مضيفًا: “نُظهر أنه إذا تشكل ثقب أسود بدائي بشحنة كهربائية مظلمة صغيرة، فإن نموذج اللعبة يتوقع أن يستقر مؤقتًا قبل الانفجار النهائي”.

وباستخدام جميع البيانات التجريبية المتوفرة، وجد الباحثون أنه من الممكن رصد انفجار ثقب أسود بدائي ليس مرة كل 100,000 عام كما كان يُعتقد سابقًا، بل ربما مرة كل 10 أعوام فقط. وأوضح مؤلف الدراسة إيغواز خوان: “وظيفتنا كفيزيائيين هي التشكيك في الافتراضات المقبولة، وطرح أسئلة أفضل، والتوصل إلى فرضيات أكثر دقة”.

ما هي الثقوب السوداء البدائية؟

الثقوب السوداء البدائية هي قطع مجهرية فائقة الكثافة، تشبه الثقوب السوداء العادية لكنها أصغر حجمًا. ويعتقد العلماء أن هذه الثقوب تشكلت في بداية الكون، وليس نتيجة انهيار النجوم، ويمكن أن تتراوح كتلتها بين 100 ألف مرة أقل من مشبك الورق إلى 100 ألف مرة أكبر من الشمس.