إطلاق قمر صناعي أوروبي لرصد “الثقوب السوداء” في الفضاء

أمكَنَ أخيراً رصد ضوضاء الخلفية المنبعثة من زوبعة الثقوب السوداء العملاقة، بعدما سعى علماء الفلك طوال ربع قرن إلى تَتَبُعها، وما أتاح سماعها للمرة الأولى تقنية غير مسبوقة للكشف عن موجات الجاذبية، تفتح “نافذة جديدة على الكون”.

وهذه النتائج التي أُعلِنَت الخميس هي ثمرة تعاون واسع النطاق لأكبر التلسكوبات الراديوية في العالم التي تمكنت من التقاط هذا الاهتزاز للكون “بدقة الساعة”، مما أثار حماسة معدّي الدراسة المنشورة بالتزامن في أكثر من مجلة علمية.

وموجات الجاذبية التي كان أينشتاين عام 1916 السبّاق في الإشارة إلى وجودها ورُصدت بالفعل بعد مئة عام، هي عبارة عن تشوهات صغيرة في الزمكان، على غرار تموجات الماء على سطح بركة. وهذه التذبذبات التي تنتشر بسرعة الضوء تَنشأ بفعل أحداث كونية عنيفة كاصطدام ثقبين أسودين.

واللافت أن إشاراتها ضعيفة جداً مع أنها ناجمة عن ظواهر ضخمة. وفي 2015، أحدثت كواشف الموجات الثقالية “ليغو” (الولايات المتحدة) و”فيرغو” (أوروبا) ثورة في الفيزياء الفلكية من خلال اكتشاف الارتعاش البالغ القصَر لأقل من ثانية الذي يُحدثه التصادم بين الثقوب السوداء النجمية البالغة كتلتها عشرة أضعاف كتلة الشمس.

أما هذه المرة، فتُظهر إشارة تدوم وقتاً أطول بكثير إلى ظاهرة واسعة النطاق رصدتها شبكة من التلسكوبات الراديوية (من أوروبا وأميركا الشمالية والهند وأستراليا والصين) التابعة للاتحاد الدولي لمصفوفة توقيت النجوم النابضة.

وأوضح عالم الفلك في مرصد “باريس-بي إس إل” جيل تورو الذي تولى تنسيق عمل الجانب الفرنسي أن الأمر يتعلق بموجات الجاذبية التي تولدها الثقوب السوداء التي “يفوق حجمها كتلة الشمس بملايين إلى مليارات الأضعاف”.

– “تكتكة” للنجوم النابضة 

لاكتشاف هذه الموجات، استخدم العلماء أداة جديدة هي نجوم نابضة من مجرّة درب التبانة. وتتسم هذه النجوم بأن كتلتها توازي ما بين شمس وشمسَين، مضغوطة في كرة قطرها نحو عشرة كيلومترات.

وهذه النجوم شديدة الصغر، تدور حول نفسها بسرعة عالية تصل إلى 700 دورة في الثانية، على ما شرح الباحث في المركز الوطني الفرنسي للبحوث العلمية. وينتج عن هذا الدوران الفائق السرعة إشعاع مغنطيسي عند القطبين، أشبه بأشعة المنارة، يمكن اكتشافه بفضل موجات الراديو المنبعثة من الترددات المنخفضة.

وعند كل دورة، تُرسل النجوم النابضة “أصوات تنبيه” فائقة الانتظام، مما يجعلها “ساعات طبيعية مذهلة”، بحسب ما شرح لوكا غيّمو من مختبر الفيزياء والكيمياء للبيئة والفضاء (LPC2E) في مدينة أورليان الفرنسية.

ووضع العلماء قائمة بمجموعات من النجوم النابضة توصلوا من خلالها إلى “شبكة سماوية” في تعرجات الزمكان.

وتمكنوا من قياس اضطراب طفيف في “تكتكات” هذه النجوم، مع “تغييرات تقل عن جزء من المليون من الثانية على مدى أكثر من 20 عاماً”، وفقاً لأنطوان بوتيتو من هيئة الطاقة الذرية.

وتبيّن أن هذه التأخيرات مترابطة، وهي علامة على “اضطراب مشترك بين كل النجوم النابضة”، بحسب جيل تورو، وهو ما يميّز موجات الجاذبية. وقالت مورا ماكلافلين من شبكة “بولسار سيرتش كولابوراتوري” الأميركية خلال مؤتمر صحافي إنها “كانت لحظة سحرية”.

– كما في مطعم صاخب

ما هو مصدر هذه الموجات؟ تشير الفرضية الأرجح إلى أزواج من الثقوب السوداء الفائقة الكتلة كل منها أكبر من نظامنا الشمسي، “جاهزة للتصادم”، على ما شرح جيل تورو.

وشبّه أنطوان بوتيتو الأمر بعملاقين “يستديران قبل الاندماج”، وهي رقصة تُسبِب موجات جاذبية تراوح مدتها “بين أشهر وسنوات”.

وقارن مايكل كيث من الاتحاد الأوروبي لمصفوفة توقيت النجوم النابضة هذا الضجيج المستمر في الخلفية بـ “مطعم صاخب فيه عدد كبير من الناس يتحدثون”.

ولا تتيح القياسات حتى الآن تحديد ما إذا كانت هذه الضوضاء تنمّ عن وجود بضعة أزواج من الثقوب السوداء، أو وجود مجموعة كبيرة. وتشير فرضية أخرى إلى وجود مصدر في العصور المبكرة جداً للكون، شهد فيها ما يسمى مرحلة تضخّم.

واعتبر جيل تورو أن هذا الاكتشاف يفتح “نافذة جديدة على الكون”. وقال “نحن نضيف مجموعة جديدة من مصادر المعلومات” تكمّل بحوث “ليغو” و”فيرغو” وتعمل على أطوال موجية مختلفة، بحسب أنطوان بوتيتو، وهو ما يمكن أن يوضح على خصوصاً لغز تكوين الثقوب السوداء الضخمة.

ومع ذلك، يتعين إجراء دراسات معمّقة يتوقع تنفيذها خلال سنة لتعزيز قوة الاكتشاف، والتأكد من أن هذا الأمر “ليس وليد مصادفة”، على ما أكد مرصد باريس والمركز الوطني للبحوث العلمية وهيئة الطاقة الذرية وجامعتا أورليان و”باريس سيتي” في بيان.

نجح العلماء في اكتشاف أحد أكبر الثقوب السوداء المعروفة للإنسان، ويعتقدون أنها تبلغ 30 مليار مرة كتلة شمسنا و8000 ضعف حجم الثقب الأسود ( Sagittarius A) في قلب مجرة درب التبانة.

وأوضح باحثي جامعة دورهام أن هذا الاكتشاف “المثير للغاية” أصبح ممكنا بفضل ظاهرة تُعرف باسم عدسة الجاذبية – وهي المرة الأولى التي يتم فيها رصد ثقب أسود بهذه الطريقة، ويحدث هذا عندما تحني مجرة في المقدمة الضوء من جسم بعيد وتضخمه.

ومكنت هذه التقنية الباحثين من فحص الثقب الأسود فائق الكتلة في قلب مجرة على بعد مئات الملايين من السنين الضوئية من الأرض.

وقال المعد الرئيسيظ، الدكتور جيمس نايتنجيل: “هذا الثقب الأسود بالتحديد، الذي تبلغ كتلته حوالي 30 مليار مرة كتلة شمسنا، هو واحد من أكبر الثقوب المكتشفة على الإطلاق وعلى الحد الأعلى لمدى اتساع الثقوب السوداء نظريا، لذا هو اكتشاف مثير للغاية”.

ويفتح الاكتشاف الجديد إمكانية محيرة لإيجاد ثقوب سوداء غير نشطة وفائقة الكتلة أكثر بكثير مما اعتقد علماء الفلك سابقا أنه موجود، وهذا بدوره سيسمح لهم بمحاولة فهم كيف نمت بهذه الضخامة.

تمكنت مجموعة من العلماء والباحثين، من تخليق، «ثقب أسود صناعي» في أحد المختبرات العلمية.

والثقوب السوداء هي إلى حد بعيد واحدة من أكثر الأشياء غموضًا في الفضاء، ففي الوقت الذي التقطنا فيه صورًا للثقوب السوداء، إلا أنها كلها تفتقر إلى التفاصيل. وذلك لأن ضوء الفضاء ينحني حرفيًا حول هذه الكيانات الشبيهة بالفراغ ويتفاداها، مما يجعل من الصعب ملاحظتها. ولكن مع هذا الثقب الأسود الصناعي المخلّق معمليا، ربما سيتسنى للعلماء إلقاء نظرة فاحصة.

وبفضل هذا الثقب الأسود الصناعي، تمكن العلماء من ملاحظة ورصد المعادل الصناعي لـ «إشعاع هوكينج».

وإشعاع هوكينج هو هو إشعاع حراري تتنبأ الفيزياء بأنه يصدر عن الثقوب السوداء. وسمي هذا الإشعاع نسبة لـ «ستيفن هوكينج» الذي برهن نظريًا على وجود هذه الإشعاعات سنة 1974. وأحيانًا أيضًا تنسب إلى جيكون بيكنشتاين، الذي تنبأ بأنّ الثقوب السوداء لها حرارة. ويعتقد أنّ إشعاع هوكينج هو ما يتسبب في تقلص الثقوب السوداء واضمحلالها.

ويقول الباحثون إن هذه الملاحظات من الثقب الأسود من صنع الإنسان يمكن أن تساعد في حل بعض التوتر بين إطاري عمل.

الإطار الأول هو النظرية العامة للنسبية، التي تصف سلوك الجاذبية على أنه مجال مستمر يُعرف بالزمكان. الإطار الثاني هو ميكانيكا الكم، والذي يصف سلوك الجسيمات المنفصلة باستخدام رياضيات الاحتمال، وفقًا لموقع ScienceAlert.

ويأمل العلماء أن تساعدنا محاكاة ثقب أسود من صنع الإنسان في الجمع بين هاتين النظريتين.

إذا تمكنا من القيام بذلك، فيمكن أن يزودنا بفهم أعمق لكيفية عمل الكون. هذا، بحد ذاته، يمكن أن يزودنا أيضًا بمزيد من التفاصيل حول كيفية عمل الثقوب السوداء، والتي قد تساعد العلماء في تحديد الفرق بين الثقوب الدودية والثقوب السوداء.

ونتج عن تأثير هذا الثقب الأسود من صنع الإنسان ارتفاعًا في درجة الحرارة يتوافق مع التوقعات النظرية لنظام الثقب الأسود. كما أن أفق الثقب الأسود الصناعي أظهر علامات توهج في المختبر حيث ابتكره الباحثون.