ثقوب سوداء "عارية" وخطرة قد تكون مختبئة في الكون!

تأتي التفردات دائما ملفوفة في آفاق الحدث، ولكن نظرة أكثر تفصيلا في رياضيات النسبية العامة تشير إلى أن هذا ربما لن يكون كذلك بالضرورة.

وإذا كانت هذه الثقوب السوداء العارية تنتشر في الكون، فإن بحثا جديدا يكشف كيف يمكننا اكتشاف أحدها: من خلال النظر إلى حلقة الضوء المحيطة به.

وتخبرنا المعادلات الرياضية أنه إذا انهارت كتلة من المادة على نفسها إلى حجم صغير جدا، فإن جاذبية هذه المادة ستظل تتقلص إلى أن تنكسر إلى نقطة صغيرة جدا. وتسمى هذه النقطة التفرد، وهي إشارة إلى أن الرياضيات التي نستخدمها لوصف الزمكان تنهار تماما.

إقرأ المزيد

اكتشاف كائن غريب حول الثقوب السوداء الثنائية قد يكشف ألغاز الزمكان (فيديو)

كما أن جاذبية التفرد قوية بلا حدود، ويمكن سحب الأشياء نحو التفرد أسرع من سرعة الضوء. وبالقرب من التفرد، لم تعد فيزياء النسبية العامة قادرة على التنبؤ بالمسار المستقبلي للجسيمات - وهي إحدى النقاط الرئيسية للفيزياء. 

ولحسن الحظ، على حد علمنا، فإن كل التفردات ملفوفة في أفق الحدث، وهو المسافة البعيدة عن التفرد حيث تكون الجاذبية قوية بما يكفي لسحب أي شيء - النقطة التي يجب أن تسافر فيها أسرع من سرعة الضوء للهروب. وهذا ما يجعل الثقب الأسود أسود - حتى الضوء لا يمكنه الهروب منه.

ومنذ أن اكتشفنا لأول مرة وجود الثقوب السوداء، تساءلنا عما إذا كان من الممكن تكوين حالة تفرد بدون أفق الحدث المرتبط - ما يسمى بالتفرد "العاري". وسيكون هذا مكانا خطيرا جدا حقا، حيث تنهار فيه قوانين الفيزياء.

وإذا كانت التفردات العارية موجودة، فهي بالتأكيد ليست شائعة. ونحن نعرف طريقة واحدة مؤكدة فقط لتشكيل التفردات، وذلك عندما ينفد وقود نجم عملاق وينهار على نفسه. وعندما يحدث ذلك، فإن التفرد بشكل طبيعي يحصل على أفق الحدث.

ويعد وجود التفرد العاري أمر مزعج للغاية بالنسبة للفيزيائيين لدرجة أنهم توقعوا أن الطبيعة ربما لا تسمح لها بالوجود على الإطلاق - ولكن حتى الآن ليس لدينا أي دليل على هذه الفكرة.

وقد يكون من الممكن تكوين تفردات عارية، على الرغم من ذلك فقط في ظل أقصى الظروف. إذا كان الثقب الأسود يدور، فيمكنه تشكيل أفق حدث ثان يقع داخل الأول. وكلما كان الثقب الأسود يدور بشكل أسرع، اقتربت أفق الحدث من بعضها البعض. وإذا كانت تدور بسرعة كافية، تتنبأ الرياضيات بأن آفاق الحدث يمكن أن "تلغي" وتكشف عن تفرد واضح.

وحتى الآن، لم نتعرف على أي ثقوب سوداء تدور بسرعة كافية لفضح تفرداتها، ولكن بخلاف ذلك، فليس لدينا عادة طريقة لتحديد ما إذا كان الجسم الفيزيائي الفلكي العشوائي هو ثقب أسود عادي أم تفرد عار.

إقرأ المزيد

تأثير الموت المؤلم الذي كشفه العلماء حال السقوط في ثقب أسود!

وأخذ عالم فيزياء نظرية هذا التحدي وجها لوجه من خلال دراسة ما إذا كان التفرد العاري يمكن أن يكشف عن نفسه بطرق أخرى، خاصة إذا كان محاطا بحلقة من المواد، كما ورد في ورقة بحثية نُشرت في 12 نوفمبر على خادم arXiv. وهذه الحلقة، التي تسمى قرص التراكم، هي سمة شائعة حول الثقوب السوداء (ومن المحتمل أن تكون التفردات عارية).

وعندما يسقط الغاز والغبار على جسم كثيف ومضغوط، فإن هذه المادة تتسطح في قرص قبل أن تتدفق على طول الطريق. ويمكن أن يكون هذا القرص ساطعا بشكل لا يصدق.

وافترضت معظم الدراسات النظرية حول التفردات المجردة أن الكائن موجود في عزلة، وهذا ليس صحيحا في الكون الحقيقي. وفي العمل الجديد، وُجد أن قرص التراكم ليس منفصلا تماما عن الثقب الأسود (أو التفرد العاري). وللقرص نفسه قوة جاذبية خاصة به، ويمكنه تحريف وتشويه الجسم المضغوط في المركز. ويؤثر هذا التشويه بدوره على بيئة الجاذبية حول الجسم، ما يغير بمهارة مسار المادة التي تدور في اتجاه الداخل.

وتبين أن التفرد العاري يتصرف بشكل مختلف قليلا عن الثقب الأسود العادي - فالقرص التراكمي حول التفرد العاري يمكن أن يكون أكثر إشراقا بكثير حول الثقب الأسود. وحتى الآن لا تمتلك تلسكوباتنا حساسية لمعرفة الفرق، ويمكن للأجهزة المستقبلية، ربما تكون نسخة محدثة من Event Horizon Telescope، أن تفي بالغرض.

وستكشف الدراسات الأكثر تفصيلا عن البيئة حول التفرد العاري المؤكد، بعضا من أكثر ألغاز الكون عمقا.

المصدر: لايف ساينس