إذا كنت ستغوص في ثقب أسود (وهو أمر لا نوصي به) ، فمن المحتمل أن تجد تفردًا ، أو نقطة صغيرة وكثيفة بلا حدود ، في المركز. أو هذا ما كان يعتقده الفيزيائيون دائمًا.
لكن الآن يقترح زوج من العلماء أن بعض الثقوب السوداء قد لا تكون ثقوبًا سوداء على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، قد تكون كائنات غريبة مليئة بالطاقة المظلمة - القوة الغامضة التي يعتقد أنها تدفع على حدود الكون ، مما يتسبب في توسعها بمعدل متزايد باستمرار.
قال كيفين كروكر ، عالِم الفيزياء الفلكية بجامعة هاواي في مانوا: "إذا كان ما اعتقدنا أنه ثقوب سوداء هو في الواقع أشياء بدون فراغات ، فإن التوسع المتسارع لكوننا هو نتيجة طبيعية لنظرية آينشتاين في النسبية العامة".
وصف كروكر وزميل له هذه الفكرة في دراسة جديدة نُشرت على الإنترنت في 28 أغسطس في مجلة الفيزياء الفلكية. إذا كانوا على حق ، ويمكن استبدال التفرد في قلب الثقب الأسود بطاقة غريبة تقشر كل شيء على حدة ، قد يحدث ثورة في طريقة تفكيرنا في هذه الأشياء الكثيفة.
لم يكن الثنائي خارجًا للكشف عما يوجد داخل الثقب الأسود. كان كروكر وجويل وينر ، أستاذ فخري في الرياضيات في الجامعة نفسها ، ينظران إلى معادلات فريدمان ، التي تم تبسيطها من نظرية النسبية العامة لأينشتاين. (تصف النسبية كيف تشوه الكتلة والطاقة الزمكان.) يستخدم الفيزيائيون معادلات فريدمان لوصف تمدد الكون ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الرياضيات أبسط مما كانت عليه في معادلات أينشتاين التي تصف النسبية. وجد الفريق أنه من أجل كتابة معادلات فريدمان بشكل صحيح ، يجب معالجة مناطق الفضاء فائقة الدقة والمعزولة ، مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء ، بنفس الطريقة الرياضية مثل جميع المجالات الأخرى. في السابق ، كان علماء الكون يعتقدون أنه من المعقول تجاهل التفاصيل الداخلية للمناطق فائقة الدقة والمعزولة ، مثل داخل الثقب الأسود.
قال كروكر لـ Live Science: "أظهرنا أن هناك طريقة واحدة فقط للتصحيح بشكل صحيح". "وإذا فعلت ذلك بهذه الطريقة ، وهي الطريقة الصحيحة للقيام بذلك ، ستجد بعض الأشياء المثيرة للاهتمام."
تشير النتائج الجديدة إلى أن كل الطاقة المظلمة المطلوبة للتوسع المتسارع للكون يمكن احتواؤها في هذه البدائل للثقوب السوداء. اكتشف الباحثون هذا في الرياضيات ، بعد أن قاموا بتصحيح طريقة كتابة معادلات فريدمان. وفي ورقة متابعة تم تقديمها إلى The Astrophysical Journal ونشرت في 7 سبتمبر في مجلة arXiv ما قبل الطباعة ، أظهروا أن هذه البدائل للثقوب السوداء ، المسماة الأجسام العامة للطاقة المظلمة (GEODE) ، يمكن أن تساعد أيضًا في تفسير الخصائص المميزة في الجاذبية- ملاحظات الموجة من عام 2016.
أظهرت الرياضيات من معادلات فريدمان أنه بمرور الوقت ، تكتسب هذه الأجسام فائقة الحساسية الوزن ببساطة بسبب توسع الكون ، حتى عندما لا تكون هناك مواد قريبة تستهلكها. تمامًا كما يفقد الضوء الذي يسير عبر الفضاء المتوسع الطاقة - وهو تأثير يُعرف باسم الانزياح الأحمر - تفقد المادة أيضًا الوزن مع توسع الفضاء. عادة ما يكون التأثير صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته. ولكن في المواد شديدة التحمل مع ضغوط قوية جدًا في الداخل ، تُعرف باسم المواد النسبية ، يصبح التأثير ملحوظًا. تعتبر الطاقة المظلمة نسبية للغاية ، ويعمل ضغطها بشكل معاكس للمادة الطبيعية والضوء - لذا فإن الأجسام المصنوعة منها (مثل هذه الجيود الافتراضية) تكتسب الوزن بمرور الوقت.
قال كروكر: "الضوء هو شيء غريب نوعًا ما. "لم يتوقع الناس أن يتم عرض هذا السلوك أيضًا في أشياء أخرى. لكننا أظهرنا ، نعم ، يمكنك رؤيته في كائن آخر ،" داخل GEODEs.
تم اقتراح GEODE لأول مرة كفكرة في الستينيات ، لكن الرياضيات التي تدعمها لم يتم حلها إلا مؤخرًا. ولكن تبين أن هذه الأجسام الغريبة يمكن أن تقدم أيضًا تفسيرًا بسيطًا لعمليات الدمج الكبيرة التي لوحظت في الثقوب السوداء. في عام 2016 ، أعلن أعضاء مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) -Virgo أن لديهم أول ملاحظات على الإطلاق لدمج الثقب الأسود ، لكن الكتل المحسوبة للثقوب السوداء المفترضة كانت غير متوقعة - توقع العلماء أن تكون الكتل إما أعلى أو أقل بكثير.
لكن الجيود ، على عكس الثقوب السوداء التقليدية ، تكتسب الوزن بمرور الوقت. إذا اصطدمت جيوديز GEODE اللتان تشكلتا في الكون الأصغر في نهاية المطاف ، وبحلول الوقت الذي تصادما فيه ، لكانا قد نما أكبر من الثقوب السوداء النموذجية. عند هذه النقطة ، سوف تتطابق كتل GEODE مع الكتل التي شوهدت في التصادم الذي لاحظه LIGO-Virgo. بدلاً من الاضطرار إلى تصور موقف محدد للغاية أدى إلى الاندماج ، يمكن أن تقدم GEODE حلاً أبسط لشرح الملاحظات.
ليس كل العلماء مقتنعون ، رغم ذلك. قال فيتور كاردوسو ، أستاذ الفيزياء في معهد متفوق تكنيكو في لشبونة ، البرتغال ، الذي لم يكن مشاركًا في الدراسة ، في رسالة مباشرة إلى Live Science في رسالة بريد إلكتروني: "إن الوصف الجديد لهذه الأشياء" غير بديهي ويصعب هضمه ". لكنه أضاف: "أحب فكرة إيجاد بدائل للثقوب السوداء - إنها تجبرنا على تقوية نموذج الثقب الأسود. وفي بعض الأحيان يكون من الصعب العثور على الأشياء إذا لم نبحث عنها."
