طار العقل
هل يوجد شيء غريب في الكون من الثقوب السوداء؟ إن هذه المسخيات الغريبة والجاذبة لا تشوه المكان والزمان فحسب ؛ مجرد التفكير فيها يمتد ويثني خيال الناس أيضًا. وإلى جانب جميع الصفات المحيرة للعقل التي ربما سمعت بها - كتلتها الهائلة ، حجمها الصغير بشكل لا يصدق - تحتوي الثقوب السوداء على الكثير من الخصائص الغريبة التي هي أقل شهرة. نلقي نظرة على بعض الخصائص المدهشة والإمكانيات النظرية فيما يتعلق بهذه الغرائب الكونية.
قد يكون للثقوب السوداء شعر
في الستينيات ، اقترح الفيزيائي جون ويلر أن الثقوب السوداء "ليس لها شعر" ، مما يعني أن كل جسم كوني معين لا يمكن تمييزه إلا عن إخوانه من خلال دورانه وزخمه الزاوي وكتلته. تعتبر أي معلومات تمييزية أخرى عن الثقب الأسود "شعرًا" ، ويُعتقد أنها تختفي وراء أفق الحدث الذي لا يمكن اختراقه في الثقب الأسود ، وهي حدود حول الثقب الأسود لا يمكن لأي شيء بعدها ، بما في ذلك الضوء ، الهروب.
تم قطع عام 2016 ، عندما اقترح الفيزيائي الشهير ستيفين هوكينج أن الثقوب السوداء في الواقع تحتوي على تسريحة شعر فاخرة مصنوعة من جزيئات شبحية ، ذات طاقة صفرية ، وأن تجمع التكاثر هذا يحتوي على معلومات حول المواد التي استهلكها الثقب الأسود. لم يتم إثبات هذه الفرضية ، ولكنها يمكن أن تساعد في حل مفارقة طويلة الأمد حول ما يحدث للغاز والغبار الذي سقط في خضم الثقب الأسود.
الثقوب السوداء تنتج نوافير
لا شيء من المفترض أن يكون قادرًا على الهروب من قبضة الجاذبية القوية للثقب الأسود. لكن هذا ينطبق فقط على المواد التي اقتربت للغاية من حافة الحفرة. في الواقع ، العديد من الثقوب السوداء محاطة بتيارات من الغاز والغبار ، والتي تدور حول الحفرة ، مثل المياه المتساقطة في المصرف. يولد الاحتكاك في هذه المادة الحرارة ، مما يخلق هياكل متقطعة تشبه العاصفة في الغاز والغبار. تشير الملاحظات الأخيرة إلى أن هذه الحركة تنتج أيضًا حلقات تقوس تحيط بالأعمدة الداخلية للمادة ، والتي تطلق مباشرة في الهواء ، تشبه بشدة النوافير.
يمكن أن تتبخر الثقوب السوداء
توفر ميكانيكا الكم طريقة أخرى للجسيمات للهروب من الثقب الأسود. وفقًا للنظرية ، فإن أزواج الجسيمات دون الذرية تومض باستمرار داخل الوجود وخارجه حول أفق حدث الثقب الأسود. في كثير من الأحيان ، تتم محاذاة التكوين بالطريقة الصحيحة لتسبب سقوط أحد الشركاء في الثقب الأسود. يتم بعد ذلك دفع المساعد المماثل للجسيم بعيدًا بسرعة عالية للغاية ، وسرقة الثقب الأسود لقليل من الطاقة. ينتج هذا ما يعرف بإشعاع هوكينج ، بعد ستيفن هوكينج ، الذي اكتشف هذه الظاهرة. لأن الطاقة تساوي الكتلة ، يمكن أن تتسبب هذه العملية في الواقع في تقلص الثقب الأسود وتبخره بعيدًا على مدى فترات طويلة من الزمن.
قد تكون الثقوب السوداء محاطة بجدار نار
إحدى مشاكل إشعاع هوكينج هي أنه يسبب ألغاز للفيزيائيين. تتشابك الجسيمات دون الذرية الناتجة عن هذا الإشعاع ، مما يعني أن ما يحدث لأحدهما يشعر به الآخر على الفور. إذن ما الذي يشعر به الشريك الذي لم يقع في الثقب الأسود عندما يتم سحق شريكه في نقطة كثيفة بلا حدود؟ لا أحد يعرف. تقول إحدى النظريات أن الثقب الأسود يقطع تشابك الجسيمات ، وهي نتيجة - وفقًا لقوانين ميكانيكا الكم - ستنتج كمية مجنونة من الطاقة. وهذا بدوره يعني أن جميع الثقوب السوداء محاطة بجدران نار متدلية.
قد يخلط الثقب الأسود المعلومات ، أو لا
من الصعب تجميع كتلة التكسير للثقوب السوداء مع قوانين ميكانيكا الكم ، التي تنص على أنه لا يمكن أبدًا تدمير المعلومات حول الجسيمات. لكن المواد التي تنزلق خارج حافة الثقب الأسود يجب أن تفقد إلى الأبد الكون. يُعرف هذا اللغز بمفارقة معلومات الثقب الأسود ؛ قرار استعصى على العلماء حتى الآن. تشير الأبحاث الحديثة إلى أنه يمكن تمرير المعلومات التي يتم خلطها داخل الثقب الأسود إلى شركاء الجسيمات المنتهية ولايتهم في إشعاع هوكينج ؛ ومع ذلك ، لم يتم العثور على إجابة محددة لهذا التناقض.
يمكن أن تكون الثقوب السوداء مادة مظلمة
بعد وقت قصير من الانفجار العظيم ، كان يجب أن ينتج الكون العديد من الثقوب السوداء الصغيرة. نظرًا لأن هذه الميزات ستكون كائنات ضخمة لا تصدر ضوءًا ، فقد افترض بعض الفيزيائيين أن هذه الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تفسر المادة المظلمة ، تلك المادة الغامضة التي تتكون منها الغالبية العظمى من المادة في الكون. لكن الفكرة مثيرة للجدل ، بالنظر إلى أن البيانات من مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) استبعدت كونًا مليئًا بالعديد من الثقوب السوداء الصغيرة. ربما لا تزال هناك ثقوب سوداء متوسطة الحجم موجودة ، على الرغم من أن الملاحظات تشير إلى أنها لن تشكل سوى 1٪ إلى 10٪ من المادة المظلمة على الأكثر.
قد تنتقل المادة إلى المستقبل في ثقب أسود
تواجه الثقوب السوداء مشكلة اللانهاية - يتم سحق كتلة الثقب الأسود إلى نقطة كثيفة بشكل لا نهائي صغيرة الحجم بشكل لا نهائي. جسديًا ، هذا ليس له أي معنى ، لذلك بحث الباحثون عن أطر بديلة للحصول على مقبض على الثقوب السوداء. يُعرف أحد المقترحات باسم جاذبية الحلقة الكمومية ، مما يشير إلى أن نسيج الزمكان منحني بقوة بالقرب من مركز الثقب الأسود. سيؤدي هذا إلى امتداد جزء من الحفرة إلى المستقبل ، مما يعني أن المادة التي يتم امتصاصها فيها ستستغرق وقتًا إلى الأمام. حتى الآن ، تظل هذه الفكرة الموسعة للعقل نظرية.
ربما اكتشف العلماء ثقوبًا سوداء من عالم آخر
تشير إحدى الملاحظات المثيرة للجدل إلى أن كوننا متأخّر. ربما كانت الأكوان السابقة موجودة قبل كوننا ، وستحتوي على ثقوب سوداء. جادل الفيزيائي الرياضي البارز في جامعة أكسفورد ، روجر بنروز ، بأن إشعاع الخلفية الكونية - بقايا حيوية من الانفجار الكبير - يحتوي على بصمات لهذه الثقوب السوداء من قبل. جادل علماء آخرون بأن بيانات بنروز ليست أكثر من ضوضاء عشوائية ، لكن الاحتمال لا يزال مثيرًا للفضول.
سيكون لدينا قريبا صورة لثقب أسود
في غضون أيام ، من المقرر أن يطلق الفيزيائيون أول صورة على الإطلاق لثقب أسود. هذا الوحش الضخم يكمن في قلب مجرتنا درب التبانة. كان التقاط صورة لها هو هدف تليسكوب Event Horizon. هذه الأداة هي في الواقع شبكة عالمية من التلسكوبات الراديوية في جميع أنحاء الأرض ، والتي جمعت قدراتها على التكبير أقرب إلى مركز المجرة من أي وقت مضى. يجب أن يكون التلسكوب قادرًا على اكتشاف ظل الثقب الأسود عبر المواد المحيطة به ، ومن المتوقع أن تكون الصور في 10 أبريل.
