توصلت الدراسة إلى أن “الأجسام المدمجة الغريبة” قد تحطم الفيزياء قريبًا

بالعربي/ يمكن لأجهزة كشف الموجات الثقالية أن تكشف قريبًا عن تلميحات لفيزياء جديدة من أجسام مدمجة غريبة.

في أعماق الكون ، قد توجد كيانات غريبة شبيهة بالثقوب السوداء ولديها القدرة على إعادة تعريف الفيزياء كما نعرفها. تحسب دراسة جديدة أنه في السنوات القادمة ، يمكن لمراصد الموجات الثقالية على الأرض العثور على هذه الكرات الغريبة الافتراضية ، والتي تُعرف باسم الأجسام المدمجة الغريبة.

تم بناء مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) ومقره الولايات المتحدة ونظيره الأوروبي فيرجو لالتقاط تموجات في نسيج الزمكان المنبعث من الأجسام الضخمة مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية التي تتصادم معًا. ومع ذلك ، هناك دائمًا احتمال أن يواجه العلماء شيئًا غير متوقع. 

قال لويس لونغو ، طالب دكتوراه في الفيزياء في جامعة ABC الفيدرالية في ساو باولو بالبرازيل ، لموقع Live Science: “لا يمكننا أن نكون ساذجين لنفترض أننا نعرف كل شيء موجود”.

أضاف لونغو أن الباحثين كانوا يتكهنون بإمكانيات الأجسام المدمجة الغريبة لسنوات عديدة ، ويحاولون تحديد الشكل الذي ستبدو عليه لكاشف الموجات الثقالية. 

يشمل مصطلح “كائن مضغوط غريب” مجموعة متنوعة من الكيانات النظرية المختلفة. من بين الاحتمالات ، هناك نجوم جرافاستار ، والتي قد تبدو مشابهة تمامًا للثقب الأسود العادي ولكنها ستمتلئ بالطاقة المظلمة ، وهي مادة غامضة تسبب التوسع المتسارع للكون. كائن مضغوط آخر يمكن أن يكمن في الكون هو كرة الزغب ، وهي عقدة تشبه الثقب الأسود من الأوتار الأساسية أحادية البعد المقترحة في نظرية الأوتار ، والتي تحاول توحيد واستبدال النظريات المقبولة حاليًا في الفيزياء.

قال لونغو إن الشيء الذي يربط بين الأجسام المدمجة الغريبة هو أنه ، على عكس الثقب الأسود ، يجب أن تفتقر إلى منطقة تُعرف باسم أفق الحدث. وفقًا لنظرية النسبية لألبرت أينشتاين ، فإن أفق الحدث عبارة عن كرة تحيط بثقب أسود تصبح أي رحلة بعدها في اتجاه واحد. يمكن للأشياء أن تنزلق داخل أفق الحدث ولكن لا يمكن أن يخرج منها شيء – ولا حتى الضوء. 

لكن العلماء يعرفون أن نظرية النسبية لأينشتاين يجب استبدالها يومًا ما. على الرغم من أن النظرية ناجحة بشكل غير عادي في وصف الجاذبية والكيانات الكونية الضخمة ، إلا أنها لا تقول شيئًا عن سلوك الجسيمات دون الذرية. لذلك ، يلجأ الفيزيائيون إلى ميكانيكا الكم.

الأمل هو أن يكون لدينا في نهاية المطاف نظرية الجاذبية الكمومية التي تحل محل النسبية وميكانيكا الكم. يمكن للأجسام المدمجة الغريبة ، التي قد تكون مثل الثقب الأسود ولكنها تفتقر إلى أفق الحدث ، أن تساعد في توفير المعلومات اللازمة لبدء بناء هذه النظرية المستقبلية. 

وقال لونغو “سوف يبتعدون عن النسبية العامة لأنهم لن يؤديوا إلى أحد تنبؤاتها الرئيسية” ، في إشارة إلى أفق الحدث. “بهذا المعنى سنختبر نظرية أينشتاين في الجاذبية.”

عندما يتصادم ثقبان أسودان ويندمجان ، يدوران حول بعضهما البعض ، مما يؤدي إلى تشويه الزمكان وإرسال موجات الجاذبية ، والتي يمكن أن تدق كاشفات LIGO على الأرض. قال لونغو إنه بعد التقائهم ، يمنع أفق الحدث موجات إضافية من الهروب إلى الخارج. 

ولكن نظرًا لأن الأجسام المدمجة الغريبة تفتقر إلى أفق الحدث ، فقد تسقط بعض موجات الجاذبية إلى الداخل باتجاه مركز الجسم ثم ترتد مرة أخرى ، مما ينتج عنه أصداء جاذبية تتسرب إلى الخارج. هذه الأصداء باهتة جدًا بحيث يتعذر على LIGO و Virgo اكتشافها في الوقت الحالي ، ولكن يتم حاليًا ترقية المرافق لزيادة الحساسية ، وقد انضم إليهم جهاز Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) في اليابان ، والذي بدأ تشغيله العام الماضي.

لقد حسب لونغو وزملاؤه أنه أثناء تشغيل المراقبة التالية لكاشفات موجات الجاذبية ، والتي من المقرر أن تبدأ في صيف عام 2022 ، يمكن أن يكون ليجو ونظرائه حساسين بدرجة كافية لالتقاط الإشارة من واحد أو اثنين من الأجسام المدمجة الغريبة ، إذا كانت موجودة. . سيقدم لونغو النتائج التي توصل إليها فريقه في اجتماع  الجمعية الفيزيائية الأمريكية في أبريل في 19 أبريل.المحتوى ذي الصلة

يحرص باحثون آخرون على معرفة ما إذا كان مثل هذا السيناريو قد يحدث في المستقبل القريب. قال فيتور كاردوسو ، الفيزيائي في المعهد التقني الأعلى في لشبونة بالبرتغال ، والذي لم يشارك في العمل ، لـ Live Science: “في الوقت الحالي ، يبدو الأمر مثل خيال علمي”. “لكنها تنتقل بسرعة من الخيال العلمي إلى العلم الراسخ.”

سيكون كاردوزو سعيدًا إذا تبين أن الأجسام المدمجة الغريبة هي أكثر من مجرد تكهنات. قال كاردوسو: “نحن نكره رؤية ما نتوقعه”. “نحن نكره العلم الممل”. 

ومع ذلك ، حتى إذا اكتشف LIGO أصداءً ، فمن المحتمل أن يستغرق الأمر وقتًا طويلاً قبل أن يؤكد المجتمع العلمي أنهم كانوا يشيرون حقًا إلى هذه الكرات الغريبة الافتراضية. 

سيكون لونغو سعيدًا أيضًا إذا تمكنت المراصد من الكشف عن بعض الأدلة على الأجسام المدمجة الغريبة. وقال “سيكون هذا أول تلميح لانهيار النسبية العامة”. “سيكون اختراقا هائلا ومثيرا للغاية.” 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com