نظرية مجنونة.. الثقوب السوداء الخفية تزور الأرض كل 10 أعوام ولا نراها

محمد جمال آخر تحديث: سبتمبر 25, 2024

11:01 م

الأربعاء 25 سبتمبر 2024

إذا كانت الثقوب السوداء المجهرية التي ولدت بعد جزء من الثانية من الانفجار العظيم، موجودة، كما يعتقد بعض الباحثين، فقد يطير واحد على الأقل عبر النظام الشمسي كل عقد، الأمر الذي يولد تشوهات جاذبية صغيرة يمكن للعلماء اكتشافها، وفقًا لدراسة جديدة.

تشير هذه النتائج إلى أنه إذا تمكن علماء الفلك من اكتشاف وتأكيد وجود اضطرابات الجاذبية، فقد يتمكنون من حل اللغز وراء طبيعة المادة المظلمة، المادة غير المرئية التي يشتبه العديد من الباحثين في أنها تشكل حوالي 5 أسداس كل المادة في الكون.

يقترح باحثون أن المادة المظلمة قد تتكون من جزيئات غير معروفة، ولكن لم تكتشف أي تجربة حتى الآن جزيئات جديدة قد تكون مادة مظلمة. وعلى هذا النحو، فإن أحد البدائل التي يستكشفها العلماء لتفسير المادة المظلمة هي ما يسمى بالثقوب السوداء البدائية، والتي كانت موجودة منذ فجر التاريخ.

تشير الأبحاث السابقة إلى أن حوالي 86٪ من المادة في الكون عبارة عن من مادة غير مرئية بشكل أساسي تسمى المادة المظلمة. يستنتج العلماء وجود المادة المظلمة من تأثيراتها الجاذبية على المادة والضوء العاديين، ولكن لا يزال من غير المؤكد حتى الآن ما قد تكون مصنوعة منه.

تستمد الثقوب السوداء اسمها من جاذبيتها الهائلة، والتي تكون قوية لدرجة أن الضوء نفسه لا يستطيع الإفلات منها. إذا لم يكشف الثقب الأسود عن وجوده – على سبيل المثال، عن طريق تمزيق نجم – فقد يظل غير مكتشف في ظل سواد الفضاء.

على مدى عقود، اكتشف علماء الفلك العديد من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية التي تبلغ عادةً حوالي 5 إلى 10 أضعاف كتلة الشمس إلى الثقوب السوداء الهائلة التي يبلغ حجمها ملايين إلى مليارات الكتل الشمسية. على النقيض من ذلك، فحصت الدراسة الجديدة الثقوب السوداء البدائية، والتي تشير الأبحاث السابقة إلى أنها قد تكون فقط بحجم كويكب نموذجي – أي حوالي 110 مليار إلى 110 مليون مليار طن.

قالت سارة جيلر، المؤلفة المشاركة في الدراسة وخبيرة في الفيزياء النظرية بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، لموقع سبيس.كوم: “إن الثقوب السوداء التي نأخذها في الاعتبار في عملنا أخف من الشمس بما لا يقل عن 10 مليارات مرة، وحجمها أكبر بقليل من ذرة الهيدروجين”.

تنشأ الثقوب السوداء عندما يصبح الجسم كثيفًا للغاية، فينهار تحت قوة جاذبيته الخاصة. تشير الأبحاث السابقة إلى أنه بعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة، قبل أن يتوسع الكون بشكل كبير في الحجم، أدت التقلبات العشوائية في كثافة المادة في الكون الوليد إلى أن تصبح بعض الكتل كثيفة بما يكفي لتشكيل الثقوب السوداء.

اقترحت الأبحاث السابقة أن الثقوب السوداء البدائية التي نجت حتى يومنا هذا قد تشكل معظم أو كل المادة المظلمة. بناءً على هذا العمل، فحصت الدراسة الجديدة عدد المرات التي قد تطير فيها الثقوب السوداء البدائية عبر النظام الشمسي، وما إذا كانت تنتج تأثيرات يمكن للعلماء اكتشافها على الأجسام المرئية.

قالت جيلر: “إذا كان هناك الكثير من الثقوب السوداء هناك، فلا بد أن يمر بعضها عبر فنائنا الخلفي بين الحين والآخر”.

قال جيلر: “في الأصل، فكر الباحثون في ما قد يحدث إذا اخترق ثقب أسود قشرة الأرض، أو مر عبر غلافنا الجوي، أو ترك حفرة على القمر. حتى أننا سألنا أنفسنا ماذا سيحدث إذا ضرب أحد هذه الثقوب السوداء الصغيرة إنسانًا”.

ولكن “كل من هذه الأفكار واجهت نفس المشكلة”، كما أوضحت جيلر. “الإنسان، أو القمر، أو حتى الأرض، هي أهداف صغيرة للغاية في اتساع الفضاء، واحتمالات أن يضربها ثقب أسود بشكل مباشر ضئيلة للغاية”.

وبدلاً من ذلك، “ما نحتاج إليه هو نظام كبير بما يكفي لمرور الثقوب السوداء بانتظام، ولكن يتم قياسه بدقة كافية حتى نتمكن من رؤية بعض التأثيرات”، كما قالت جيلر. “عندها بدأنا نفكر في مدارات الأجسام المقاسة بدقة شديدة في النظام الشمسي. من حيث المبدأ، يمكن لجاذبية الثقب الأسود البدائي أن تنتج تذبذبات في مدارات الأجسام في النظام الشمسي كبيرة بما يكفي لكي نتمكن من قياسها”.

وانتهى الأمر بالعلماء إلى التركيز على الثقوب السوداء البدائية التي تحلق بالقرب من الكواكب الداخلية للنظام الشمسي – عطارد والزهرة والأرض والمريخ. ووجدوا أنه إذا كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة، فقد تكون وفيرة بما يكفي ليحلق واحد على الأقل بالقرب من العوالم الداخلية مرة واحدة كل عقد. وأضافوا أن العديد من عمليات التحليق ربما حدثت بالفعل منذ ظهور التقنيات القادرة على اكتشاف مثل هذه الاضطرابات.

حذرت جيلر من أننا “لا نطلق أيًا من الادعاءات التالية – أن الثقوب السوداء البدائية موجودة بالتأكيد، وأنها تشكل معظم أو كل المادة المظلمة؛ أو أنها موجودة بالتأكيد في نظامنا الشمسي”. وبدلاً من ذلك، يقولون إنه إذا كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة وتشكل معظم المادة المظلمة، “فإنها لابد أن تسافر عبر النظام الشمسي الداخلي كل عام إلى 10 أعوام”.

كما لاحظ العلماء أن نتائجهم تستند إلى محاكاة حاسوبية بسيطة نسبيًا لا تتمتع بالدقة اللازمة لتحليل البيانات الحقيقية المتعلقة بمدارات النظام الشمسي الداخلي.

وقال بنيامين ليمان، أحد مؤلفي الدراسة، وهو فيزيائي نظري في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، لموقع سبيس.كوم: “لإصدار بيانات نهائية، سنحتاج إلى العمل مع زملاء متخصصين في نمذجة النظام الشمسي بأساليب حسابية أكثر تطورًا”. وأضاف أنهم بحاجة أيضًا إلى تحديد كيفية معرفة ما قد يكون إشارة حقيقية لثقب أسود بدائي وما قد يقع ببساطة ضمن نطاق الخطأ المتوقع من أي قياس.

ونشر العلماء تفاصيل نتائجهم في 17 سبتمبر في مجلة Physical Review D.