تم نشر هذه المقالة أصلا في المحادثة. ساهم المنشور بالمقال في موقع Space.com أصوات الخبراء: افتتاحية ورؤى.
في العام الماضي، كان علماء الفلك منبهرين بذلك كويكب هارب تمر عبر لدينا النظام الشمسي من مكان ما أبعد من ذلك. وكان يتحرك بسرعة حوالي 68 كيلومترًا في الثانية، أي ما يزيد قليلاً عن ضعف سرعة الأرض حول الشمس.
تخيل لو كان شيئًا أكبر وأسرع بكثير: ثقب أسود يتحرك بسرعة تقارب 3000 كيلومتر في الثانية. لن نراه قادمًا حتى تبدأ قوى الجاذبية الشديدة في التأثير على مدارات الكواكب الخارجية.
قد يبدو هذا سخيفًا بعض الشيء، لكن في العام الماضي اجتمعت عدة أدلة لإظهار أن مثل هذا الزائر ليس مستحيلاً. وقد رأى علماء الفلك علامات واضحة على الهروب الثقوب السوداء الهائلة تمزيق المجرات الأخرى، واكتشفت أدلة على أن المجرات الصغيرة غير القابلة للاكتشاف ربما تكون موجودة هناك أيضًا.
الثقوب السوداء الهاربة: النظرية
تبدأ القصة في الستينيات، عندما وجد عالم الرياضيات النيوزيلندي روي كير حلاً لمسألة أينشتاين. النسبية العامة المعادلات التي وصفتها الثقوب السوداء الدوارة. أدى هذا إلى اكتشافين مهمين حول الثقوب السوداء.
أولاً، “نظرية عدم الشعر“، والذي يخبرنا أنه لا يمكن تمييز الثقوب السوداء إلا من خلال ثلاث خصائص: كتلتها، ودورانها، وشحنتها الكهربائية.
أما بالنسبة للثانية، علينا أن نفكر في صيغة أينشتاين الشهيرة ه = مولودية² الذي ينص على أن الطاقة لها كتلة. في حالة الثقب الأسود، يخبرنا حل كير أن ما يصل إلى 29% من كتلة الثقب الأسود يمكن أن تكون على شكل طاقة دورانية.
الفيزيائي الإنجليزي روجر بنروز استنتجت قبل 50 عاما أنه يمكن إطلاق هذه الطاقة الدورانية للثقوب السوداء. يشبه الثقب الأسود الدوار بطارية قادرة على إطلاق كميات هائلة من طاقة الدوران.
يمكن أن يحتوي الثقب الأسود على طاقة قابلة للاستخراج تبلغ حوالي 100 مرة أكثر من نجم له نفس الكتلة. إذا اندمج زوج من الثقوب السوداء في ثقب واحد، فيمكن إطلاق الكثير من هذه الطاقة الهائلة في بضع ثوانٍ.
استغرق الأمر عقدين من الحسابات المضنية على الكمبيوتر العملاق لفهم ما يحدث عندما يصطدم ثقبان أسودان دواران ويتحدان، مما يخلق موجات جاذبية. اعتمادًا على كيفية دوران الثقوب السوداء، يمكن إطلاق طاقة موجات الجاذبية بقوة أكبر في اتجاه واحد من غيرها، مما يرسل الثقوب السوداء تنطلق مثل الصاروخ في الاتجاه المعاكس.
إذا تمت محاذاة دوران الثقبين الأسودين المتصادمين في الاتجاه الصحيح، فمن الممكن أن يتم تشغيل الثقب الأسود الأخير بالطاقة الصاروخية بسرعة تصل إلى آلاف الكيلومترات في الثانية.
التعلم من الثقوب السوداء الحقيقية
كان كل ذلك نظريًا، إلى أن بدأ مرصدا موجات الجاذبية LIGO وVirgo في الكشف عن صيحات وزقزقة موجات الجاذبية الصادرة عن أزواج من الثقوب السوداء المتصادمة في عام 2015.
كان أحد أكثر الاكتشافات إثارة هو “رنين” الثقوب السوداء: وهي عبارة عن رنين يشبه الشوكة الرنانة للثقوب السوداء المتكونة حديثًا والتي تخبرنا عن دورانها. كلما زادت سرعة دورانها، كلما طالت مدة رنينها.
أظهرت عمليات الرصد الأفضل والأفضل لتجمع الثقوب السوداء أن بعض أزواج الثقوب السوداء كانت لها محاور دوران موجهة بشكل عشوائي، وأن العديد منها كان لديه طاقة دوران كبيرة جدًا.
كل هذا يشير إلى أن الثقوب السوداء الهاربة كانت احتمالًا حقيقيًا. تتحرك بنسبة 1% من سرعة الضوءفإن مساراتها عبر الفضاء لن تتبع المدارات المنحنية للنجوم في المجرات، بل ستكون مستقيمة تقريبًا.
رصدت ثقوب سوداء هاربة في البرية
وهذا يقودنا إلى الخطوة الأخيرة في تسلسلنا: الاكتشاف الفعلي لـ الثقوب السوداء الهاربة.
ومن الصعب البحث عن ثقوب سوداء صغيرة الحجم نسبيا. لكن الثقب الأسود الجامح الذي تبلغ كتلته مليون أو مليار كتلة شمسية سيخلق اضطرابات هائلة للنجوم والغاز المحيط به أثناء انتقاله عبر المجرة.
ومن المتوقع أن يتركوا نفاثات من النجوم في أعقابهم، تتشكل من الغاز بين النجوم بنفس الطريقة التي تتشكل بها نفاثات السحب في أعقاب طائرة نفاثة. تتشكل النجوم من انهيار الغاز والغبار المنجذب إلى الثقب الأسود المار. إنها عملية من شأنها أن تستمر لعشرات الملايين من السنين عندما يعبر الثقب الأسود الهارب المجرة.
في عام 2025، أظهرت عدة أوراق بحثية صورًا لخطوط مستقيمة بشكل مدهش من النجوم داخل المجرات مثل الصورة أدناه. يبدو أن هذه أدلة مقنعة على وجود ثقوب سوداء هاربة.
تصف إحدى الأوراق البحثية، بقيادة عالم الفلك بيتر فان دوكوم من جامعة ييل، مجرة بعيدة جدًا تم تصويرها بواسطة تلسكوب جيمس ويب مع نفاث مشرق بشكل مدهش طوله 200.000 سنة ضوئية. أظهر النفاث تأثيرات الضغط المتوقعة من ضغط الجاذبية للغاز أثناء مرور الثقب الأسود: في هذه الحالة يشير إلى وجود ثقب أسود كتلته 10 ملايين مرة كتلة الشمس، ويتحرك بسرعة 1000 كيلومتر في الثانية تقريبًا.
ويصف آخر نفاث طويل مستقيم قطع عبر مجرة تسمى NGC3627. من المحتمل أن يكون سبب هذا الثقب الأسود حوالي 2 مليون مرة كتلة الشمس، ويتحرك بسرعة 300 كيلومتر في الثانية. يبلغ طول نفاثته حوالي 25000 سنة ضوئية.
إذا كانت هذه الموجات الهاربة الضخمة للغاية موجودة، فيجب أيضًا وجود أبناء عمومتها الأصغر حجمًا، لأن ملاحظات موجات الجاذبية تشير إلى أن بعضها يجتمع مع الدورات المتضادة اللازمة لإنشاء ركلات قوية. السرعات سريعة بما يكفي لهم للتنقل بين المجرات.
لذا فإن الثقوب السوداء الهاربة التي تمزق المجرات وفيما بينها هي عنصر جديد في عالمنا الرائع. ليس من المستحيل أن يظهر أحد في نظامنا الشمسي، مع نتائج كارثية محتملة.
لا ينبغي لنا أن نفقد النوم بسبب هذا الاكتشاف. الاحتمالات ضئيلة. إنها مجرد طريقة أخرى أصبحت بها قصة كوننا أكثر ثراءً وإثارة قليلاً مما كانت عليه من قبل.
التعليقات