إذا كان هناك شيء سيبقى إلى الأبد في هذا الكون، فهو كذلك الثقوب السوداء – أو هكذا تقترح الفيزياء.
تمتلك هذه الأجسام فائقة الكثافة مجالات جاذبية لا هوادة فيها. المادة تدخل، والقليل جدًا يخرج منها. إنها تتخلل الكون مثل نقاط التوقف، وتنمو بشكل مطرد أكبر من أي وقت مضى، مع عدم وجود أي شيء يمكن أن يقوض حتميتها.
لكن هذا لا يعني أن الثقوب السوداء لها حرمتها. وقد وجد علماء الفيزياء النظرية طريقة لذلك الثقب الأسود الاضمحلال هو أكثر سخافة من الأشياء نفسها.
من الممكن، وفقًا لخوسيه فيريرا، وكارلوس هيرديرو، ويوجين رادو، وميغيل زيلهاو من جامعة أفييرو في البرتغال، أن ينفث الثقب الأسود نفسه من شعره، تاركًا جسمًا يعمل بكامل طاقته. بوسون نجم في أعقابه.
وقال الباحثون لموقع ScienceAlert: “ربما تكون النتيجة الأكثر بروزًا هي أننا وجدنا طريقة جديدة يمكن من خلالها أن يتحلل الثقب الأسود المشعر”.
“في أحد السيناريوهات نسميه” الانشطار“، لم يتم تدمير الثقب الأسود ولا البنية العددية المحيطة به. بدلاً من ذلك، ينفصل الجسم المركب إلى جسمين قابلين للحياة بشكل مستقل: ثقب أسود بدون شعر وكتلة ذاتية الجاذبية من المادة العددية: نجم بوزوني.
حسنًا، هناك الكثير مما يحدث هنا.
لنبدأ بالثقوب السوداء. على الرغم من أنها من أكثر الأشياء تطرفًا في الفيزياء، إلا أنها تحت المعيار النسبية العامةالثقوب السوداء هي في الواقع واضحة ومباشرة إلى حد ما – بمجرد أن تستقر وتقوم بعملها، تكون هناك حاجة إلى عدد قليل من المعلمات لوصف سلوكها – على سبيل المثال، الدوران والكتلة.
لكن هذا لا يعني أن هذه المعلمات هي كل ما هو موجود. في الواقع، نحن لا نعرف ما هي العوامل الأخرى التي قد تكون كامنة في فضاء الثقب الأسود، لكن الرياضيات تسمح للفيزيائيين باستكشاف بعض الاحتمالات الغريبة حقًا.
ويشار إلى هذه الميزات الإضافية باسم “الشعر”، ونوع واحد من هذا الشعر يمكن أن يأخذ شكل حقل عددي.
لدى الفيزيائيين أسباب وجيهة لاستحضار مثل هذه التكوينات الغريبة. توفر الثقوب السوداء بعضًا من أكثر المختبرات تطرفًا في الكون، مما قد يسمح للباحثين بسبر أشكال المادة والمجالات التي يصعب اكتشافها بوسائل أخرى.
إذا كان الثقب الأسود قادرًا على دعم نوع ما من “الشعر” الغريب، فإن دراسته يمكن أن تقدم أدلة حول الجسيمات أو المجالات التي تتجاوز تلك التي نعرفها حاليًا.
يمكن اعتبار الحقل العددي وسيلة غير مرئية تتخلل الفضاء. من حيث الجسيمات، يمكن أيضًا وصفها بأنها مجموعة من الجسيمات بدون دوران.
وفي بعض النماذج، يمكن أن يتجمع هذا المجال ليشكل ما يشبه سحابة حول ثقب أسود، على الرغم من أنه ليس بالضرورة سحابة خافتة. يمكن أن يمثل جزءًا كبيرًا من كتلة النظام بأكمله، مما ينتج عنه مجال جاذبية قوي خاصًا به.
وقال الباحثون: “عادة يمكن للمرء أن يتوقع سقوط مثل هذه المادة ببساطة في الثقب الأسود. ومع ذلك، في هذه الحلول، هناك آلية رنين معينة تسمح للمجال العددي وأفق الثقب الأسود بالبقاء في حالة توازن”.
“كان السؤال المهم المفتوح هو ما إذا كان هذا التوازن مستقرًا بالفعل بمجرد السماح بالاضطرابات العامة. وتُظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أنه ليس كذلك بالنسبة للتكوينات التي درسناها”.
أشارت عمليات المحاكاة الأولية إلى أن هذه الثقوب السوداء المشعرة يمكن أن تكون مستقرة، لكن تلك المحاكاة فرضت تناظرًا كرويًا.
وعلى الرغم من أن الثقب الأسود موجود في ثلاثة أبعاد، إلا أن أي شيء يحدث في اتجاه واحد كان لا بد أن يحدث بشكل مماثل في كل اتجاه آخر. وهذا يجعل الحسابات أبسط بكثير، لكنه يمنع النظام من أن يصبح غير متوازن.
كشفت الأعمال اللاحقة التي سمحت بالديناميكيات غير الكروية عن عدم الاستقرار في أحد النماذج. أراد فيريرا وزملاؤه معرفة ما إذا كان عدم الاستقرار هذا مجرد خلل في النموذج المعين، أم أنه سمة أكثر انتشارًا لهذه الثقوب السوداء الكثيفة الشعر، وما الذي حدث في النهاية مع تزايد عدم الاستقرار.
واستخدموا عمليات محاكاة رقمية لتتبع عدة تكوينات مختلفة للثقوب السوداء الكثيفة مع مرور الوقت، مما يسمح للأنظمة بالتطور بشكل مختلف في اتجاهات مختلفة.
ولكن هناك قطعة أخرى من اللغز. في ظل الظروف المناسبة، يمكن للمجال العددي المحيط بالثقب الأسود أن يحافظ على تماسكه من خلال جاذبيته الخاصة، مما يشكل جسمًا افتراضيًا بلا أفق وشفافًا يُعرف باسم “الثقب الأسود”. نجم بوسون.
لذلك يمكنك التفكير في النظام باعتباره مكونين مرتبطين ببعضهما البعض، ولكنهما قادران على الوجود بشكل مستقل.
انقسمت نتائجهم إلى نتيجتين محتملتين.
الأول، والذي يسميه الباحثون “الامتصاص”، هو على الأرجح ما تتوقعه. يؤدي عدم الاستقرار إلى انهيار التوازن الدقيق الذي يحافظ على الثقب الأسود المشعر. يلتهم الثقب الأسود المجال العددي المحيط به، تاركًا وراءه ثقبًا أسود عديم الشعر أو “أصلع”.
السيناريو الثاني، والذي أطلق عليه الباحثون اسم “الانشطار”، هو حيث أصبحت الأمور غريبة للغاية.
وأوضح الباحثون أن “الثقب الأسود والتكوين العددي متماسكان معًا من خلال التنافس بين الجاذبية والتنافر الكهرومغناطيسي. وفي نظام الانشطار، فإن التكوين المتماثل الذي يقع فيه الثقب الأسود تمامًا في مركز نجم البوزون هو توازن غير مستقر”.
“هناك تشبيه مفيد، وهو أن الكرة متوازنة على قمة الجبل. ويمكن أن تظل هناك إذا تم وضعها في الموضع الصحيح تمامًا، ولكن أدنى دفعة تجعلها تبتعد.”
وهذا ما لاحظوه. وكان الاضطراب البسيط كافيا لدفع الثقب الأسود بعيدا عن المركز. وبدلاً من العودة إلى التوازن، تحركت تدريجياً بعيداً ــ وخرجت في نهاية المطاف من المجال العددي مثل الكوميدون.
بقي الحقل متماسكًا، ويعيش كنجم بوزوني، بينما ذهب الثقب الأسود، الذي أصبح الآن أصلعًا، في طريقه الخاص.
يبدو أن المصير الذي ينتظر الثقب الأسود المشعر يعتمد، جزئيًا على الأقل، على مدى ضغط شعره العددي. تميل التكوينات الأكثر إحكاما نحو الامتصاص، في حين كانت التكوينات الأكثر مرونة أكثر عرضة للانشطار.
استمر هذا الاتجاه عبر اثنين من الإمكانات العددية المختلفة.
هذا لا يعني أن الثقوب السوداء تخرج حاليًا من نجوم البوزون طوعًا أو كرها عبر الكون في الوقت الحالي. لسبب واحد، لا تزال نجوم البوزون مصنفة تحت فئة “افتراضية”.
ومن ناحية أخرى، حذر الباحثون من أن هذا الإعداد المحدد هو في المقام الأول نموذج لعبة، وليس نموذجًا واقعيًا للثقوب السوداء الفيزيائية الفلكية.
وقالوا لموقع ScienceAlert: “تعتمد الآلية على الشحنة الكهربائية العادية، في حين من المتوقع أن تحمل الثقوب السوداء الفيزيائية الفلكية القليل جدًا من الشحنة الكهربائية الصافية”.
“لذا فإننا لا ندعي أن الأجسام المحددة التي تمت محاكاتها هنا هي على الأرجح كائنات فيزيائية فلكية. وبدلاً من ذلك، قد تشير الآلية التي اكتشفناها إلى ظاهرة أوسع يمكن أن تحدث أيضًا في نماذج أكثر واقعية.”
أحد الاحتمالات التي يرغب الباحثون في التحقق منها هو ما إذا كان الدوران يمكن أن يلعب دورًا مشابهًا للشحنة الكهربائية في نماذج أخرى من الثقوب السوداء الكثيفة الشعر.
وإذا كانت هناك نسخة معقولة من عدم الاستقرار هذا من الناحية الفيزيائية الفلكية، فقد لا تكون غير مرئية تمامًا.
وأوضح الباحثون: “يجب أن تولد عملية كسر التماثل العنيفة من هذا النوع إشارة موجة جاذبية مميزة. وفي حالة الانشطار على وجه الخصوص، تختلف الديناميكيات كثيرًا عن العمليات المألوفة مثل اندماج ثقبين أسودين، لذلك يتوقع المرء أن يحمل شكل الموجة ميزات مميزة”.
“إن تحديد الشكل الدقيق لهذه الأشكال الموجية، وما إذا كان من الممكن اكتشافها وتمييزها بشكل واقعي عن المصادر الأخرى، يتطلب المزيد من الدراسة المخصصة. ونحن نعتبر ذلك اتجاهًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص للعمل المستقبلي.”
وقد تم نشر البحث في المراجعة البدنية د.
تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة فيونا ماكدونالد وتم تحريره بواسطة فيونا ماكدونالد. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا لاحظت خطأً، يرجى اعلامنا.