وأكدت موجات الجاذبية اختفاء بعض النجوم دون أن يترك أثرا

بعض النجوم ضخمة جدًا لدرجة أنها عندما تنفجر لا تترك وراءها ثقبًا أسود. وقد تلقى هذا التنبؤ النظري أخيرًا تأكيدًا رصديًا.

عندما يحرق نجم ضخم كل وقوده، فإنه ينهار إلى نقطة متناهية الصغر، تاركًا وراءه فقط مجال جاذبية قوي بشكل لا يصدق – ثقب أسود. ومع ذلك، في ستينيات القرن الماضي، طرح الفيزيائيون نظرية مفادها أن النجوم الكبيرة بشكل خاص يمكن أن تموت بطريقة أخرى: تنفجر بقوة هائلة بحيث تتطاير كل المادة في المنطقة، ولا تترك شيئًا، ولا حتى ثقبًا أسود.

النجوم الأكثر ضخامة قادرة على تجنب الانهيار الداخلي بسبب الضغط الهائل الناتج عن الضوء الموجود بداخلها. إذا كان التسخين كبيرًا بدرجة كافية، تبدأ الفوتونات في التحول تلقائيًا إلى أزواج إلكترون-بوزيترون، وهذا يقلل من الضغط الذي يمنع النجم من الانهيار. في نهاية المطاف، تتولى الجاذبية زمام الأمور لفترة وجيزة، وتضغط على قلب النجم بشدة بحيث ينفجر في مستعر أعظم لامع.

وتسمى هذه الظاهرة عدم استقرار الزوجيحدث للنجوم في “النطاق المحظور” عندما يموتون. تقول عالمة الفيزياء الفلكية مايا فيشباخ من جامعة تورنتو، وأحد مؤلفي الدراسة الجديدة: “إنهم لا يتركون أي ثقب أسود وراءهم. وبدلاً من ذلك، ينفجر النجم ببساطة بالكامل، دون أن يترك أي شيء خلفه على الإطلاق”.

لقد ظل هذا التنبؤ يطارد العلماء لعقود من الزمن: ما هو الحجم الذي يجب أن يصل إليه النجم حتى يدمر نفسه أثناء موته؟ مع بناء أجهزة الكشف عن الجاذبية، أصبح من الممكن معرفة ذلك من خلال الملاحظات.

على مدى العقد الماضي، سجل مراصد الجاذبية LIGO وVirgo مئات من اصطدامات الثقوب السوداء، ونسبتها إلى “أصداء” كتلة ودوران الأجسام المندمجة. قامت فيشباخ وزملاؤها بتحليل 153 حدثًا من هذا القبيل، وتمت مشاركة نتائجها طبيعة. وفي كل واحد منهم، اختاروا عمدا الثقب الأسود الأصغر حجما لأن الثقب الأسود الأكبر يمكن أن يكون في حد ذاته نتيجة اندماج سابق (ثقب أسود من “الجيل الثاني”).

وأظهر التحليل أن النطاق المحظور لكتل ​​النجوم التي من المقرر أن تنفجر دون أن تترك أثرا يبدأ من نحو 44 شمسيا.

تم اكتشاف العديد من الثقوب السوداء التي تقترب كتلتها من 90 كتلة شمسية. لكنها تدور بسرعة كبيرة لدرجة أنها تشكلت على الأرجح نتيجة اندماج ثقوب سوداء أصغر حجمًا، وهو ما يؤكد حسابات العلماء فقط.

اعترف عالم الفيزياء الفلكية النظرية ستانفورد ووسلي من جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، الذي توقع نفس نطاق الكتلة تقريبًا باستخدام النماذج النظرية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين: “ما يرونه هو بالضبط ما توقعناه تقريبًا. أنا شخصيًا سعيد جدًا لأنه تم تأكيد ذلك أخيرًا”.

كان فيشباخ أكثر حذراً في استنتاجاته. واختتمت: “هل يمكننا أن نقول بثقة تامة إن النجوم الضخمة لا تتحول أبدًا، تحت أي ظرف من الظروف، إلى ثقوب سوداء؟ الكون ضخم، وربما يكون هناك بعض النجوم الغريبة جدًا فيه”.