هل هناك أي ثقوب سوداء متبقية من الانفجار العظيم؟

بالعربي/ كيف سيبدو الكون الذي يغمره الثقوب السوداء البدائية؟

في عام 2016 ، فاجأ فريق LIGO (مرصد موجات الجاذبية بالليزر) وسعد العالم عندما أعلنوا عن أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية ، المنبثقة عن اصطدام ثقبين أسودين قبل مليارات السنين. 

وإلى جانب فورة الإثارة (وبعض جوائز نوبل لمقياس جيد) جاءت مفاجأة صغيرة غريبة. كانت للثقوب السوداء كتل غريبة جدًا ، وهي غريبة بدرجة كافية لدرجة أنها فتحت إمكانية رائعة: الثقوب السوداء التي سمعها ليجو تتصادم ربما تكون قد تشكلت عندما كان عمر الكون أقل من ثانية.

دليل لعمل الثقوب السوداء

نحن نعلم كيف تتكون الثقوب السوداء في الكون المعاصر. تبدأ بنجمة ، كلما كان ذلك أفضل. يجب أن تفي بالغرض ثمانية أضعاف كتلة الشمس على الأقل. ثم تنتظر بينما النجم يحترق من خلال كل إمداداته المتاحة من الهيدروجين. يجب أن يستغرق هذا بضع عشرات الملايين من السنين. ليس مهما.

ثم في نهاية حياته ، سيدمر النجم نفسه في كارثة من الطاقة ، انفجار سوبر نوفا . في حرائق ذلك الانفجار ، يمكن أن تصل الكثافات في القلب إلى حالة شديدة بدرجة كافية بحيث لا يمكن لأي شيء – لا شيء على الإطلاق – مقاومة الجاذبية الداخلية. لذلك في نفس الوقت الذي ينفجر فيه معظم النجم نحو الخارج ، ينهار جزء منه إلى الداخل على نفسه ، مطويًا على طرفه باتجاه النسيان: ثقب أسود.

كلما كان النجم أكبر ، كان الثقب الأسود أكبر ، وهو ما يجعل نتائج LIGO ممتعة للغاية. كانت كتلة تلك الثقوب السوداء المتصادمة تبلغ 30 و 35 ضعف كتلة الشمس ، على التوالي. لإنشاء ثقب أسود بهذا الحجم ، عليك إما أن تبدأ بحش شنيع حقًا لنجم – في مكان ما شمال كتلة الشمس 100 مرة – أو تحتاج إلى بنائها من اندماج الكثير من الثقوب السوداء الأصغر.

في ذلك الوقت ، بدا كلا السيناريوهين غير محتمل. إن النجوم الكبيرة ببساطة غير موجودة في الكون (على الأقل ، في الوقت الحاضر) ، والاندماجات ليست شائعة بما يكفي لبناء ذلك.

ومن ثم: ربما كان لهذه الثقوب السوداء أصل مختلف.

آلة الثقب الأسود بيغ بانغ

كان الكون المبكر ، على أقل تقدير ، مكانًا مجنونًا. درجات الحرارة والضغوط التي لم يسمع بها في الدهور منذ ذلك الحين. تغيرات المرحلة التي هزت الكون بأسره. التحولات التي أعادت كتابة قوانين الطبيعة ذاتها. 

في ذلك الوقت ، إذا كانت الظروف مناسبة ، فقد تكون أي بقعة غاز قديمة قد تقلصت تلقائيًا لتشكل ثقبًا أسود من أي حجم: من شيء يزن بضعة كيلوغرامات فقط إلى آلاف أضعاف كتلة الشمس ، وأي شيء بينهما.

لكل فيزيائي نظري يعمل على حل مشكلة ما يسمى بالثقوب السوداء البدائية ، هناك آلية افتراضية واحدة على الأقل لتوليدها ، تتضمن كل شيء من نظرية التضخم إلى الأكوان المتصادمة.

من ناحية أخرى ، من السهل على الثقوب السوداء البدائية أن تشرح نتائج LIGO المبكرة: تجد فقط نظرية تجعل الثقوب السوداء في نطاق ووفرة الحجم المناسبين ، وانتظر بضع مليارات من السنين ، وستكون ملزمًا بالحصول على اندماج حدث.

ولكن إذا كنت ترغب في ملء الكون بالثقوب السوداء من الانفجار العظيم ، فإنهم سيفعلون أكثر من جعل LIGO يغني.

الصيد في الظلام

كيف سيبدو الكون الذي يغمره الثقوب السوداء البدائية؟ هذا هو سؤال المليون دولار ، والذي نحتاج إلى الإجابة عليه إذا أردنا اختبار هذه الفرضية.

لسبب واحد ، قد تصطدم الثقوب السوداء بشكل عشوائي بأشياء أخرى ، وتجذب أشياء أخرى عن طريق الجاذبية ، وتتسبب في الفوضى بشكل عام. يمكن أن تؤدي الثقوب السوداء التي تزن كيلوغرامًا إلى الأرض إلى حدوث زلازل. قد يؤدي الثقب الأسود الصامت إلى تفكيك أزواج ثنائية من النجوم أو تعطيل مجرات قزمة بأكملها. قد يؤدي اصطدام ثقب أسود بنجم نيوتروني إلى انفجار رهيب. حتى الكوكب التاسع الافتراضي يمكن أن يكون ثقبًا أسود ليس أكبر من كرة تنس.الإعلانات

وكمكافأة عندما يتعلق الأمر بإمكانية الكشف المحتملة ، فإن الثقوب السوداء ليست سوداء بالكامل: فقد تتوهج ، بشكل ضعيف للغاية ، من خلال عملية ميكانيكا الكم تسمى إشعاع هوكينغ . لا تتوهج الثقوب السوداء الكبيرة على الإطلاق: تشع كتلة واحدة من كتلة شمسنا حول فوتون واحد كل عام ، وتستغرق 10 ^ 60 عامًا لتفقد كتلتها بالكامل. لكن الثقوب السوداء الأصغر يمكن أن تنفجر في وقت أقل بكثير ، مما يؤدي إلى إطلاق موجة من الطاقة في هذه العملية.

قد يكون انفجار الثقوب السوداء قد تسبب في اضطراب الكون المبكر ، وتغيير وفرة العناصر أو ظهور الخلفية الكونية الميكروية . أو قد تكون مسؤولة عن بعض انفجارات أشعة جاما التي نراها في سمائنا.

للأسف ، على الرغم من كل محاولاتنا ، لا يمكننا التوفيق بين وجود الثقوب السوداء البدائية والكون الذي نراه. بالنسبة لكل طريق رصد ممكن ، تسبب الثقوب السوداء البدائية الكثير من الفوضى التي قد تكون ملحوظة لنا.

بعبارة أخرى ، على الرغم من صعوبة شرح كتل الثقوب السوداء المندمجة التي شهدها LIGO ، إذا كنت تريد أن يكون الكون الذي يحتوي على تلك الثقوب السوداء بدائيًا ، فسيكون قابلاً للاكتشاف بطرق أخرى.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com