في عمود “الكون” الذي نشرته بتاريخ 23 كانون الثاني (يناير) 2026، كتبت عن بعض أكبر الانفجارات التي يمكن أن يقدمها الكون: انفجار النجوم، والفواق المغناطيسي، والاضطرابات النجمية، وتصادم الثقوب السوداء. كل هذه الأمور تستحق غوصًا أعمق، لكن ربما تستحق الثقوب السوداء أكثر من أي شيء آخر، لأنها، من الناحية الفنية، توفر أعمق غوص يمكنك القيام به جسديًا. كما أنها تحدث انفجارات كبيرة جدًا بالفعل، حيث تطلق اصطداماتها بسرعة كميات غير مفهومة من الطاقة.
قد تعتقد أنه من الواضح أن الاندماج هو المصير النهائي لثقبين أسودين. بعد كل شيء، فإن خدعة هذه الأشياء بأكملها هي التهام الأشياء، لذا فإن محاولة اثنين منهم أكل بعضهما البعض أمر لا مفر منه. ومع ذلك، فإن ما يحدث عندما يفعلون ذلك ليس بالأمر السهل على الإطلاق.
مجرد حقيقة أنها تطلق الطاقة –لذا قدر كبير من الطاقة، فعندما يتصادمان يبدو مستحيلًا. الثقوب السوداء سوداء لأن أي شيء يسقط فيها يقوم برحلة في اتجاه واحد، بعد كل شيء؛ لا شيء، ولا حتى الضوء، يمكنه الهروب مرة واحدة داخل أفق حدث الثقب الأسود، نقطة اللاعودة. ولكن ما يحدث قبل عبور علامة “عدم الاجتياز” النهائية هو المكان الذي تجري فيه كل الأحداث.
حول دعم الصحافة العلمية
إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.
لمعرفة السبب، دعونا نلقي نظرة على الثقوب السوداء الثنائية الكتلة النجمية، والتي تبدأ كزوج من النجوم الضخمة التي تدور حول بعضها البعض. تتحول النجوم في نهاية المطاف إلى مستعر أعظم، وتنهار قلوبها لتشكل ثقوبًا سوداء تحتوي على ما يصل إلى 100 مرة كتلة الشمس. مثل هذه الأنظمة نادرة نسبيًا في البداية. لكن الأكثر ندرة هي تلك التي تحتوي على ثقوب سوداء مزدوجة قريبة بما يكفي من بعضها البعض لتتصادم في النهاية. إذا تشكلت هذه الثقوب السوداء على بعد مليار كيلومتر من بعضها البعض، فقد يستغرق الاندماج وقتًا أطول من عمر الكون البالغ 14 مليار عام تقريبًا.
إذا كانت الثقوب السوداء يفعل عندما تقترب بما فيه الكفاية، ربما يتم دفعها معًا بواسطة جاذبية نجم يمر قريبًا، يحدث تأثير غريب للغاية: فهي تقترب من بعضها البعض بشكل حلزوني بسبب موجات الجاذبية التي تنبعث منها. تخبرنا النظرية النسبية العامة لأينشتاين بذلك أي تسارع الكتلة يخلق تموجات في نسيج الزمكان التي تتوسع بسرعة الضوء، وتهز إطار الكون أثناء مرورها. على سبيل المثال، تُحدث موجات جاذبية عندما تقف، لكنها منخفضة الطاقة للغاية وطرية جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها.
لكن الثقوب السوداء موجودة لأقصى حد ضخمة، واثنتان منها تدوران حول بعضهما البعض ويمكنهما التحرك بسرعة جزء كبير من سرعة الضوء، لذلك تنتج موجات جاذبية غزيرة وقوية. تتشكل هذه الموجات الخارج أفق الحدث، لذا فهي حرة في الانتشار في الكون الأكبر. الطاقة اللازمة لذلك تأتي من الحركة المدارية للثقوب السوداء. عندما تبث الثقوب السوداء هذه الموجات، تتقلص مداراتها بسبب الطاقة المستهلكة، مما يقربها من بعضها البعض. يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة تسارعها، مما يؤدي إلى المزيد من انبعاث موجات الجاذبية (ويتسبب في تشديد المدارات باستمرار) في حلقة ردود فعل إيجابية. في الثواني القليلة الأخيرة، يدور الثقبان الأسودان حول بعضهما البعض بسرعة قريبة من سرعة الضوء، وينبعثان من موجات جاذبية أقوى من أي وقت مضى حتى يندمج الاثنان فعليًا، ويجتمعان في جرعة واحدة شرهة تترك وراءها ثقبًا أسود واحدًا أكثر ضخامة. حتى الآن، تمكن علماء الفلك من اكتشاف حوالي 300 عملية اندماج من هذا القبيل عبر تصاعد موجات الجاذبية المرتبطة بها.
إن مفتاح حساب كمية الطاقة المنبعثة هو إدراك أن كتلة الثقب الأسود الناتج عن الاندماج ليست مجرد مجموع أسلافه. وفقًا للمعادلات النسبية، فإن ما يقرب من 5% من الكتلة المجمعة للزوج المندمج تتحول إلى موجات جاذبية في تلك اللحظة الأخيرة. ويخضع هذا التحويل لمعادلة أينشتاين الأكثر شهرة، ه = مولودية2، أين م هي كتلة الثقوب السوداء المفقودة بسبب الطاقة و ج هي سرعة الضوء.
ما مقدار الطاقة التي نتحدث عنها هنا؟
أ كثير. ومن خلال حساب العمليات الحسابية الخاصة باصطدام ثقبين أسودين كل منهما بخمسة كتلة شمسية، على سبيل المثال، فإن كمية الطاقة المنبعثة في أقل من ثانية من خلال هذا الاندماج ستكون تقريبًا نفس الكمية التي ستنبعث منها الشمس في غضون ثانية واحدة. سبعة تريليون سنة. وهذا يعني أن تلك الثقوب السوداء تبعث لفترة وجيزة طاقة أكبر من الضوء الصادر منها مليار المجرات مليئة بالنجوم.
وكانت تلك ثقوبًا سوداء صغيرة نسبيًا. والبعض الآخر كثير، كثيراً أكبر.
تحتوي الثقوب السوداء الهائلة على ما يتراوح بين 100000 إلى المليارات، نعم، المليارات, مع “ب“- أضعاف كتلة الشمس. وهي موجودة في مراكز جميع المجرات الكبيرة، بما في ذلك مجرة درب التبانة (على الرغم من أن مجرتنا، التي تسمى القوس A *، خفيفة الوزن بعض الشيء حيث لا تتجاوز أربعة ملايين كتلة شمسية). ولا يزال كيفية نموها إلى هذا الحد محل نقاش حاد؛ فقد تولد كبيرة وتنمو بشكل أكبر، أو ربما بدأت صغيرة ونمت في الحجم عندما تشكلت المجرة حولها.
عادة ما تعيش الثقوب السوداء الهائلة حياة منعزلة، لكن هذا يمكن أن يتغير عندما تتصادم المجرات وتندمج. يقع الثقبان الأسودان الهائلان الموجودان في مراكز كل مجرة في مدار معًا، ويمكنهما في النهاية، مثل أبناء عمومتهما من ذوي الكتلة النجمية، أن يتداخلا ويتحدا (على الرغم من أن تفاصيل ذلك معقدة بعض الشيء).
ونظرًا للكتل الضخمة لهذه الثقوب السوداء، فإن الانفجار الأخير لإشعاع موجة الجاذبية الذي يصدرها، والذي يهز الكون، يكون أكبر بكثير. بتكرار العمليات الحسابية أعلاه مع زوج من الثقوب السوداء، على سبيل المثال، تبلغ كتلة كل منهما 100 مليون كتلة شمسية، فإن الأرقام تصرخ ببساطة إلى أعلى. الطاقة التي تنبعث منها في تلك الثانية الأخيرة هي آلاف المرات من الطاقة المجمعة المنبعثة من جميع النجوم في الكون المرئي خلال نفس القدر من الوقت.
أتذكر عندما جلست لأول مرة وحسبت ذلك بنفسي. كان الجواب الذي حصلت عليه بشأن موجات الجاذبية الغزيرة الناتجة عن اصطدام ثقب أسود ذي كتلة نجمية رقمًا هائلاً لدرجة أنني اعتقدت أنني ارتكبت خطأً. لقد تحققت من أرقامي، ولا، لقد فهمت الأمر بشكل صحيح. ثم أدركت ما يجب أن يعنيه هذا هائل الثقوب السوداء، حيث تتحول كتلتها بملايين المرات إلى طاقة. وقف الشعر الموجود في مؤخرة رقبتي بشكل مستقيم، وأعتقد أن الغرفة دارت حولي للحظة. الثقل الساحق لتلك الأرقام جمد روحي.
ومع ذلك، فإن هذه الانفجارات “الأكبر في الكون” غير مرئية. لماذا؟
لأن موجات الجاذبية نفسها غير مرئية ويمكن أن تنبعث دون أي ضوء مصاحب لها. تضعف الموجات أيضًا مع المسافة، وتميل عمليات الاندماج الهائلة إلى الحدوث على بعد مليارات السنين الضوئية؛ وبحلول الوقت الذي تصل فيه الموجات إلى الأرض، تكون غير قابلة للاكتشاف تقريبًا. هناك يكون بعض الأدلة رأينا الاندماج، على الرغم من أنه لم يتم تأكيده بعد. في غضون عقد من الزمن أو نحو ذلك، قد نحصل على المزيد من البيانات من مهمة هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (LISA) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية والتي ستثبت أن هذه الأحداث الضخمة التي تبخر العقل تحدث بالفعل.
حتى أثناء قراءتك لهذا، تمر عبرك موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء النشطة بشكل لا يمكن تصوره، وقد أضعفتها المسافة التي لا يمكن فهمها إلى حد الهمس. ونظرا لقوتهم، وهذا أمر جيد. مجرد التفكير فيهم يتركني في حالة صدمة.
التعليقات