يختبر الفيزيائيون حاليًا عصرًا ذهبيًا للمعرفة الجديدة عن الثقوب السوداء. منذ عام 2015 ، تمكن الباحثون من تلقي إشارات مباشرة من الثقوب السوداء باستخدام مرصد الموجات الثقالية مع مقياس التداخل بالليزر (LIGO) ، بينما مراصد مثل تلسكوب أفق الحدث (EHT) ، احصل على الصور الأولى ظلال الثقب الأسود. لم يكن هذا العام استثناءً ، مع حصاد جديد من النتائج المثيرة والفريدة التي وسعت آفاق معرفتنا بالثقوب السوداء. هنا نلقي نظرة على بعض من أكثر الاكتشافات إثارة للإعجاب لعام 2020.
وكأننا نؤكد أن عام 2020 كان عام أبحاث الثقب الأسود ، فإن الإنجاز الرئيسي للعلم هو جائزة نوبل - مُنحت في أكتوبر لثلاثة فيزيائيين سلطت أعمالهم الضوء على حياة هذه الأجسام الفضائية الغامضة.
حصل روجر بنروز من جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة على نصف الجائزة "لاكتشافه أن تشكل الثقب الأسود هو تنبؤ قوي للنسبية العامة" ، بينما حصل أندريا غويز من جامعة كاليفورنيا ولوس أنجلوس ورينهارد هانسل من جامعة بون وقالت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في بيان إن معهد ماكس بلانك للفيزياء الخارجية في ألمانيا شاركا النصف الآخر "لاكتشاف جسم مدمج فائق الكتلة في وسط مجرتنا". أندريا جويز هي رابع امرأة تفوز بجائزة نوبل في الفيزياء ، بعد ماري كوري عام 1903 ، وماريا هيبيرت ماير عام 1963 ، ودونا ستريكلاند عام 2018.
LIGO ونظيرتها الأوروبية برج العذراء رصد الثقوب السوداء من خلال موجات الجاذبية في نسيج الزمكان ، والتي تتشكل عندما تتذبذب الأجسام الضخمة.
تم بالفعل إجراء العديد من الاكتشافات الرائعة في المرافق. لكن في مايو ، أعلن التعاون أنه اكتشف أكبر اصطدام مع ثقب أسود في التاريخ. أحدهما أكبر بـ 85 مرة من كتلة الشمس ، والآخر أكبر بـ 66 مرة من كتلة الشمس. وعندما يصطدمان معًا ، يشكلان ثقبًا أسود ، تتجاوز كتلته كتلة الشمس بمقدار 142 مرة. بالإضافة إلى تسجيل الأرقام القياسية ، كان الاكتشاف هو الأول في ما يسمى بالمنطقة "المحرمة" للثقوب السوداء متوسطة الكتلة. على الرغم من أن علماء الفلك قد رأوا ثقوبًا سوداء صغيرة بحجم شمسنا ويعرفون أن هناك ثقوبًا ضخمة ، تبلغ ملايين المرات كتلة الشمس ، موجودة في مراكز المجرات ، لم يعثر أحد من قبل على دليل على وجود ثقوب سوداء في هذا المدى المتوسط. كيف تشكلت بالضبط لا يزال لغزا يحاول العلماء الآن حله.
بعد فترة وجيزة الانفجار العظيم كان الكون مليئا بالإشعاعات الساخنة والمضطربة. في بعض المناطق ، كانت الطاقة كثيفة بدرجة كافية لتنهار نظريًا على نفسها لتشكيل ثقب أسود.
على الرغم من أن علماء الفيزياء ما زالوا لا يعرفون ما إذا كانت موجودة الثقوب السوداء البدائية (PCD) ، في الآونة الأخيرة كانوا يفكرون فيما قد يحدث إذا كانت موجودة. اقترحت عدة أوراق بحثية ، بما في ذلك واحدة نُشرت في نوفمبر ، أن هذه الثقوب السوداء ، التي سيكون بعضها أصغر من تلك التي تشكلت من النجوم المحتضرة ، يمكن أن تشكل مادة مظلمة ، وهي مادة غير معروفة لها تأثير الجاذبية على الكون بأكمله ، الفضاء. في السنوات القادمة ، تجري تجارب للبحث عن PCD ، والتي ستؤكد أو تنكر وجودها.
ماذا لو التقطت الثقوب السوداء الهائلة بشكل لا يصدق في مراكز المجرات وقمت بتكبيرها بمعامل 11؟ هذا ما اقترحه الباحثون في ورقة بحثية في سبتمبر تناقش إمكانية "الثقوب السوداء الكبيرة بشكل لا يصدق" (ألواح).
ستزن هذه الأجسام ما لا يقل عن 1 تريليون ضعف كتلة الشمس ، أي 10 أضعاف أكبر ثقب أسود معروف حاليًا ، وحش الكتلة الشمسية البالغ 66 مليارًا والمسمى طن 618. ربما تكونت بعض الألواح في بدايات الكون ، وخلقت فئة أخرى من الثقوب السوداء البدائية ، مما يعني أننا يمكن أن نرى بصماتها في الخلفية الكونية الميكروية عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة فقط. يمكن اكتشاف الآخرين من خلال النظر في كيفية ثني ضوء النجوم البعيدة إذا حدث وجود SLAB بيننا. لا يزال هذا المفهوم افتراضيًا ، لكنه يحظى باهتمام متزايد.
معظم أزواج الثقوب السوداء المكتشفة بواسطة أدوات LIGO و Virgo لها نفس الكتلة تقريبًا. لكن في أبريل ، أعلن التعاون أنه كان يشاهد كارثة غير متكافئة.
الأجسام التي اصطدمت على مسافة 2,4 مليار سنة ضوئية منا كانت كتلتها حوالي 8 و 30 ضعف كتلة شمسنا ، على التوالي. اعتبر مثل هذا الحدث غير المتوقع نادرًا بدرجة كافية لدرجة أن منشآت الموجات الثقالية لن تلاحظه بعد بضع سنوات فقط. يتحدى هذا الاكتشاف هذه الافتراضات ويحث الباحثين على النظر في إمكانية اندماجات هرمية ، حيث يصطدم ثقب أسود بآخر ، ثم يندمج البقايا الناتجة مع ثقب أسود آخر.
عندما يقترب جسم ضخم من ثقب أسود على مسافة معينة ، فإن قوى الجاذبية الشديدة الموجودة هناك يمكن أن تمزق الجسم إلى خيوط طويلة من المواد التي تنتشر في كل مكان.
هذه العملية ، بالعامية تسمى السباغيتيتيف، نادرًا ما تمت ملاحظته لأن معظم الثقوب السوداء محاطة بسحابة محجوبة من الغاز والغبار. لكن في أكتوبر ، تمكن علماء الفلك من المرصد الأوروبي الجنوبي من التقاط صورة سباغيتيتيشن من النجم بتفاصيل غير مسبوقة باستخدام كل من التلسكوب الكبير جدًا والتلسكوب التكنولوجي الجديد. هذا الحدث المعروف باسم في 2019qiz، سيعطي الباحثين نظرة ثاقبة لمثل هذه الظواهر ويساعدهم على فهم الجاذبية بشكل أفضل في الظروف القاسية.
لا أحد يريد الاقتراب من الثقب الأسود. لحسن الحظ ، رصد باك مان الكوني في مايو وهو يدور حول زوج من النجوم المصاحبة المعروفة باسم الموارد البشرية 6819، على مسافة آمنة فلكيًا من شركائها.
يقع الثقب الأسود الجديد على بعد 1000 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة التلسكوبيوم الجنوبية ، وهو أقرب بثلاث مرات من حامل الرقم القياسي السابق. لا يمكن لعلماء الفلك أن يرصدوا بشكل مباشر الثقب الأسود نفسه ، لكنهم تمكنوا من استنتاج وجوده بناءً على كيفية تأثير الجاذبية على جسمين آخرين في النظام. يمكن للمراقبين في نصف الكرة الجنوبي رؤية النجوم في نظام HR 6819 بالعين المجردة من خلال النظر إلى مخطط النجوم والنظر في كوكبة تليسكوبيوم بالقرب من حدود كوكبة بافو.
لكي يتشكل الثقب الأسود ، يجب أن تنهار المادة والطاقة إلى نقطة صغيرة ذات كثافة غير محدودة. نظرًا لأن مثل هذه اللانهايات يجب أن تكون مستحيلة جسديًا ، فقد سعى المنظرون منذ فترة طويلة إلى إيجاد طريقة للتغلب على هذه النتيجة الغريبة.
وفقًا لنظرية الأوتار ، التي تحل محل كل الجسيمات والقوى بأوتار دون ذرية مهتزة ، قد يتحول الثقوب السوداء إلى شيء أكثر غرابة - مجموعة متشابكة من الأوتار الأساسية ، مثل الخيوط غير الواضحة. في أكتوبر ، أظهرت دراسة أنه إذا كانت الذرات الموجودة في النجوم النيوترونية ، وهي نوع من بقايا النجوم ليست كثيفة بدرجة كافية لتشكيل ثقب أسود ، عبارة عن حزمة من الأوتار ، فإن ضغط هذه الأوتار معًا لن يشكل في الواقع ثقبًا أسود ، ولكن كرة منفوشة - من شأنها أن تكون مشابهة لكرة الغزل المذكورة أعلاه. لم يتم تنفيذ الفكرة الغريبة بالكامل بعد ، لكنها أحد البدائل الممكنة للعمل مع اللانهاية.
وفقًا لعلماء الفيزياء ، يجب أن يُحاط كل ثقب أسود بما يسمى أفق الحدث - الحدود التي ، بعد أن سقطت ، لن تخرج منها أبدًا. ومع ذلك ، منذ أن تم افتراض وجود الثقوب السوداء لأول مرة ، تساءل الباحثون عما إذا كان أفق الحدث ضروريًا للغاية.
يمكن أن يكون هناك ثقب أسود بدونه ، ما يسمى ثقب أسود "عاري"؟ قد يكون هذا خطيرًا لأن قوانين الفيزياء المعروفة تنتهك داخل أفق الحدث للثقب الأسود ، ولا يمكن للثقب الأسود العاري توفير الحماية لهذا الحاجز. بينما يعتقد معظم المنظرين أن العري أمر محظور بالنسبة للثقوب السوداء ، قالت ورقة بحثية في نوفمبر إن هناك طريقة للاختبار بشكل مؤكد. الحيلة هي البحث عن الاختلافات في أقراص التراكم أو حلقات الغاز والغبار المتكونة من تغذية الثقب الأسود ، والتي يمكن أن تشير إلى اختلاف واضح بين الثقوب السوداء العارية والعادية.
جاء عيد الميلاد في وقت مبكر من هذا العام لعلماء الثقوب السوداء. في أكتوبر ، أصدر مجتمع مراقبة LIGO ونظيره الأوروبي برج العذراء كتالوجًا جديدًا كبيرًا لـ عشرات من إشارات موجات الجاذبية، تم اكتشافه في الفترة من أبريل إلى سبتمبر 2019.
تضمنت الأحداث الـ 39 مجموعة من الاكتشافات المثيرة للاهتمام ، مثل اندماج ثقب أسود هائل نتج عنه بقايا كتلتها 142 شمس ، وحدث أحادي الجانب للغاية مع كتل من الأجسام أكبر من الشمس ، وظهر جسم غامض. إما أن يكون ثقبًا أسودًا صغيرًا أو نجمًا نيوترونيًا كبيرًا. كان الباحثون متحمسين للبيانات ، التي أظهرت أن الأجسام تتلقى في المتوسط إشارة واحدة جديدة كل خمسة أيام ، ويخططون لاستخدامها لفهم سلوك وتكرار عمليات اندماج الثقوب السوداء بشكل أفضل.
اقرأ أيضا:
اترك تعليق