الثقوب السوداء الفائقة: الوحوش الضخمة التي تتمركز بوسط المجرات
ننتقل الآن بسرعة نصف مليون ميل بالساعة حول ثقب ضخم كتلتهُ أكبر من كتلة الشمس بأربعة ملايين ضعف
لكن ثمة لغز حول هذه الوحوش الضخمة
لا نعلم من أين أتت
وكيف أصبحت بهذا الحجم الكبير بسرعة؟
"نعلم بأنها لم "تولد أو تُخلق بهذا الشكل
هذا غير منطقي
يرى الباحثون اليوم لمحات مثيرة لنوع جديد كلياً من الثقوب السوداء
استحوذ علي هذا الشيء
هل يمكن أن السلالة الجديدة من الثقوب هي البذرة الكونية التي انبثقت منها هذه الوحوش الهائلة؟
إنها بمنزلة معجزة كونية
بل لعلها تحتوي على مفتاح يكشف سر كيفية تكوّن مجرة درب التبانة ذاتها؟
يبدو جنونيا وكأنه خيال علمي، لكنه واقع علمي
انطلق السباق لإيجاد الحلقة المفقودة التي تكشف كيف نشأت الثقوب السوداء الفائقة، والمجرات من حولها
يجوز لي القول بأنه العصر الذهبي لفيزياء الثقوب السوداء
هذا هو الفصل الأخير في قصة الخلق الكوني الخاصة بنا
[ أعمق أسرار الفضاء ] ترجمة: شوق مراجعة: فيصل كريم الظفيري
يتربص في قلب كل مجرة ضخمة وحش: ثقب أسود فائق الحجم
تبدو وكإنها أبطال الوزن الثقيل للكون بلا منازع
ثمة تريليون مجرة في الكون المرصود وكل واحدة لها ثقب هائل بمركزها
حكيم ألوسي: فيزيائي فلكي
الثقب الهائل يعادل وزن ستة مليارات شمس وكل هذه المادة مضغوطة بنقطة صغيرة في الفضاء
وتمتص أي جرم شارد يقترب منها كالكواكب والنجوم، حتى الضوء لا يستطيع الهرب
الثقب الأسود هو حفرة لا قعر لها من الجاذبية تعمل على جذب المواد من حولها
ميشيل ثالر: فلكية
إن أقتربت منه جداً، فلا قوة بالكون تستطيع إخراجك منها
فيل بلايت: فلكي
لكن إلى جانب كونها تمثل عوامل تدمير لا نهائية إلا إن الثقوب السوداء الفائقة تجلب النظام للكون
فجاذبيتها الهائلة تحبس عدداً لا يحصى من النجوم بمدار حولها مشكّلةً مراكز للمجرات
نظن أن المجرة ذاتها تعتمد على الثقب الأسود في تركيبها
لو لم توجد هذه الأشياء لأختلف شكل المجرات تماماً
لكن لغزاً محيّراً يحيط بالثقوب السوداء الفائقة
فنحن لا نعرف من أين أتت
كيف للكون أن يضغط كتلة ستة مليارات نجم في نقطة في الفضاء؟
الإجابة لن تكشف لنا كيفية تشكل الثقوب السوداء الفائقة وحسب
بل من الممكن أن تكشف كذلك كيف للمجرات التي تملأ الكون أن ظهرت للوجود
إن فهمنا كيفية نمو الثقوب السوداء الفائقة سيكون ذلك كالحلم الذي تحقق وسنفهم عندها كيف تطورت المجرات
غرانت تريمبلي: فيزيائي فلكي
ربما الإجابة على سؤال كيف تشكلت الثقوب السوداء الفائقة تكمن في حياة ثقوب سوداء أخرى ومماتها
لأن لدينا علم منذ مدة طويلة بأن الثقوب السوداء الفائقة لها أقارب أصغر، ألا وهي الثقوب السوداء النجمية
وعلى عكس أقرانها، نحن على علم بكيفية تكوّن هذه الثقوب النجمية الصغيرة
تتشكل الثقوب النجمية حين يموت نجم ضخم
تنخسف النواة لتصبح جرماً فائق الكثافة نسميه ثقباً أسود
ويمكن للنواة أن تكون ثلاثة أو خمسة أو عشرة أضعاف كتلة الشمس
وهذا سبب كونها ثقوباً سوداء ذات كتلة نجمية، إذ أنها تمتلك تقريباً كتلة نجم
عندما يموت نجم في انفجار مستعر أعظم" شديد"
فإن كل ما يتبقى هو مخلفات كثيفة من نواة النجم تحشر بنقطة ضئيلة بالفضاء، وهي الثقب الأسود النجمي
تخيل نجماً بحجم الشمس يمكن أن يتقلص لحجم رأس دبوس
هذا يبدو غريباً وجنونيًا وكخيال علمي، لكنها حقيقة علمية
إذا النجوم الميتة تشكّل الثقوب السوداء النجمية
هل من الممكن أن أقرانها الضخام قد تشكلوا بالطريقة نفسها أيضاً؟
،أنها لفكرةً متقنة لكن هناك مشكلة
الثقوب النجمية تزن عدة أضعاف كتلة الشمس لكنها أصغر منها بملايين المرات
وهذا يعني أنها أقزام أمام الثقوب السوداء الفائقة
بإمكان الثقوب السوداء الفائقة أن توازي بالحجم نظاماً شمسياً بأكمله
لا يوجد نجم لوحده يبلغ من الضخامة ما يكفي لينخسف إلى وحش بحجم الثقب الأسود
يكمن التحدي على عاتق العلماء باكتشاف كيفية تكوين الكون الثقوب السوداء
التي تفوق حجم الشمس بمليارات المرات
ثمة نظرية مفادها أن من المحتمل أن الثقوب السوداء الفائقة لم تولد ضخمة
بل ربما تنامت من ثقوب سوداء أصغر ثم اندمجت مع بعضها بعضاً
لطالما تنبأ المنظرون بقدرة الثقوب السوداء على الاندماج
لكن علماء الفلك بحاجة لرصد ذلك لإثبات صحته
تقع في قلب الريف الإيطالي الساحر آلة صُممت لفحص أصوات الدمدمة البعيدة لاندماج الثقوب السوداء
(هذا هو جهاز (فيرغو
يراقب العلماء هنا النظام الكوني على مدار الأسبوع للبحث عن الثقوب السوداء
والتر ديل بوزو) منظر في الفريق)
ما أفعله هو محاولة فهم ماهية الثقوب السوداء وكيفية عملها ونموها وتطورها
أحب تحدي محاولة فهم الكون وكيفية عمله
يريد والتر استخدام جهاز (فيرغو) لفعل شيء نُظر إليه على أنه من المستحيلات
فهو يأمل أن يتفحص نمو الثقوب السوداء
ويعتقد (والتر) أنه إذا ما أندمج ثقب بثقب آخر
فأن عنف ذلك الحدث من شأنه إخراج سلسلة تموجات عبر نسيج الكون مثل الموجات في البركة
"يسمي علماء الفيزياء هذه التموجات بـ"الأمواج الثقالية التي كان يُعتقد في السابق أنها أصغر من أن تكتشف
لكن آلات مثل (فيرغو) ظهرت
يحتوي (فيرغو) على أنبوبين يبلغ "طولهما ميلين يأخذان شكل حرف "آي
وهذه الأنابيب هي من أكثر أجهزة القياس حساسية على الأرض
يُطلق شعاع ليزر على طول خطي الزاوية اليمنى
ينتقل من هنا حتى النهاية
ثم يرتطم بمرآة ومن ثم يرتد
مما يجعل من هذين الذراعين كالمسطرة شديدة الحساسية
التي نستطيع استخدامها لفحص التغييرات الضئيلة في المسافات
إذا عبرت موجة ثقالية من ثقوب (سوداء مندمجة من أنبوبي (فيرغو
فيمكن لها أن تضغط الأنبوب الأول وتوسعه ثم الآخر وما يأمله (والتر) هو قياس تغيرات في الطول
إنها تغييرات ضئيلة للغاية، وهو ما يفسر احتياجنا إلى هذه المساطر الضخمة جداً
لتكون قادرة على تحديد هذه التغييرات الضئيلة جداً جداً
هذه الأشعة الليزرية قادرة على كشف تغيّر طول هذين الأنبوبين بجزء من المليار من عرض شعرة الإنسان
وفي أغسطس/آب 2017، مكّنت هذه الأدوات فائقة الحساسية (والتر) وفريقه من مشاهدة شيء أستثنائي
شاهدوا تموجاً لا لبس فيه لاندماج ثقبين أسوديين
حقق (فيرغو) نجاحاً باهراً بالفعل
ما نشاهده هنا هو الرقصة المميتة لثقبين أسودين، فيقتربان أكثر فأكثر
ومن هنا نستطيع أن نميّز أن الجُرم النهائي هو ثقب أسود
العملية بأكلمها التي سجلناها دامت لجزء من الثانية
قراءة (والتر) إنما كانت لظاهرة تموج وقعت قبل مليار سنة، وفي مجرة بعيدة
يقترب ثقبان أسودان من بعضهما بعضاً
الأول أكبر بـ25 مرة من الشمس، والآخر بـ30
دخلا في دوامة الموت
يتسارع الثقبان الأسودان تقريباً بنصف سرعة الضوء
إلى أن يصطدما في نهاية المطاف مخلفين ورائهما ثقباً أسود أضخم بكثير
استغرق وصول التموجات من هذا الأندماج إلى (فيرغو) على الأرض مليارات السنين
هذا إنجاز عظيم
لقد أثبت (فيرغو) وآلات مشابهة في الولايات المتحدة في النهاية
أن الثقوب السوداء بمقدورها النمو من خلال الأندماج مع بعضها
كنا أول من رأى في التاريخ ثقبين أسودين يلتهمان بعضهما بعضاً
ويندمجان ليتحولا إلى ثقب أسود واحد، هذا لا يصدق
وعن طريق قياس الموجات الثقالية، أستشعر علماء الفلك قدرة أداتهم الهائلة والجديدة على فهم الكون
إننا نؤصّل الآن وجود نافذة جديدة على الفضاء لا تكدس الضوء بل تستمع لموسيقى الكون
وهو مما يعد منعطفاً جديداً للطريقة التي نرى من خلالها الفضاء
إذن هل انتهت القضية؟
هل الثقوب السوداء النجمية الصغيرة تندمج معاً لتكوّن ثقوباً سوداء فائقة؟
لسوء الحظ، يبدو هذا غير مرجّح
وإن لم يكن الأمر كذلك، فكيف للثقوب السوداء أن تكون بهذه الضخامة؟
ربما العلماء قريبون من إجابة
[ أعمق أسرار الفضاء ] ترجمة: شوق مراجعة: فيصل كريم الظفيري
ينطلق العلماء في مهمة لاكتشاف كيفية تشكل الثقوب السوداء الفائقة التي تندس بمركز المجرة
بعضها قديم، وولد عندما كان الكون لا يبلغ من العمر سوى بضع ملايين من السنين
وهذا وقت قصير جداً لمليارات الثقوب السوداء النجمية الأصغر للتشكل ومن ثم الأندماج معاً
إذا بدأنا بشيء كتلته أكبر من كلتة الشمس بخمسة أضعاف
فكم من الوقت سيستغرق ليصبح أكبر بمليار مرة من كتلة الشمس؟
والإجابة هي -نعم- عمر الكون
يستغرق هذا مليارات السنين
فكرة أن الثقوب السوداء الفائقة بدأت كثقوب نجمية ومن ثم نمت لا تبدو مقنعة
إذا لم تكن الثقوب السوداء الفائقة تمخضت من ثقوب نجمية أصغر تندمج مع بعضها، فكيف أصبحت بهذه الضخامة؟
النظرية السائدة ترجح بأن بدايات الكون
لا بد وأن تكونت فيها فئة ثالثة من الثقوب السوداء أصغر من وحوش اليوم
لكنها تظل أكبر كثيراً من الثقوب السوداء النجمية التي نتجت عن نجوم متهاوية
لا بد وأن ثمة نوع آخر من الثقوب السوداء، لم نجده بعد
نوع من الثقوب يتوسطهما، وهو أكبر حجماً من الشمس بآلاف الأضعاف
ونطلق عليها بذور الثقوب السوداء
يُطلق عليها بذور الثقوب السوداء
لأن العلماء يعتقدون الثقوب الفائقة نمت منها
هذه البذور أكبر بكثير من الثقوب السوداء التي تشكلت من نجوم متهاوية
لذلك لن يستغرق كثير منها أو وقتاً طويلاً لها لتندمج مع بعضها وتصبح ضخمة
المنطق الأساسي هنا في الواقع بسيط جداً
إذا كنا نريد بناء ثقب أسود كبير جداً فسنحتاج إلى كتل بناء أكبر
إذا كانت بدايات الكون كونت بذور الثقوب السوداء فلا بد أن يتوفر كثير منها بالأرجاء حالياً
إلا أن بذور الثقوب السوداء ستبتلعها لاحقا الثقوب السوداء الفائقة
وهذه مشكلة، لأننا لانستطيع إيجادها، فهي مفقودة
اكتشفنا كثيراً من الثقوب السوداء
لكنها تأتي بحجم إحدى هاتين الفئتين
،أولها أكبر ببضع أضعاف من كتلة الشمس والآخر أكبر بملايين أو بمليارات من كتلتها
ماذا عن تلك التي تقع في الوسط بينها؟
لم نرها
تتمثل إحدى أهم الإنجازات في علم الفلك الآن بالعثور على واحد من تلك البذور للثقوب السوداء
إذا لم تكن موجودة، فيجب علينا إعادة تقييم كل ما نعرفه عن تطور الكون
على المحققين أن يستمروا بالعثور على بذرة كونية مؤكدة لثقب أسود
لكن هل ذلك على وشك التغير؟
تعمل (مار ميزوكا) على تعقب تلك الوحوش متوسطة الوزن
لكن العثور على الثقوب السوداء في ظلام الفضاء ليست مهمة بسيطة
لا شيء يمكنه الهرب من ثقب أسود، ليس حتى الضوء
بالتالي تظل الثقوب السوداء سوداء، ولا ينبعث منها ضوء
إذن كيف نكتشفها؟
اصطياد الثقب الأسود يتطلب تيلسكوباً من نوع خاص
تأتي (مار) إلى مرصد مديسينا في شمال إيطاليا
لا ينظرون هنا إلى الكون في الضوء المرئي بل ينظرون إلى موجات الراديو
إحدى طرق رصد الثقوب السوداء "باستخدام "علم الفلك الراديوي
باستخدام التلسكوبات اللاسلكية حصلنا على رؤية مختلف للكون والمجرات، والثقوب السوداء
موجات الراديو شكل من الضوء لا يمكن للبشر رؤيته
لكن على عكس الضوء المرئي، موجات الراديو تنبعث من الأجرام في الفضاء
ويمكنها أن تخترق الغاز والغبار المنتشر حول الأرض
بل ويمكننا مراقبة موجات الراديو حتى أثناء النهار
يسمح هذا لـ(مار) بملاحظة حدوث شيء (غريب في المجرة (إن جي سي 2276
وهي مجرة تبعد 100 مليون سنة ضوئية عن الأرض
هل ممكن أن تكون موطناً لبذرة ثقب أسود؟
للوهلة الأولى، لا تبدو المجرة مميزة جداً
هنا لدينا صورة لطيفة ألتقطت بواسطة مرصد هابل الفضائي
،هذا هو مركز المجرة حيث مكان إقامة الثقب الأسود
وهنا الأذرع اللولبية، حيث تتكون كثير من النجوم
لكن إذا أمعنا النظر، ستظهر لنا بقعة سوداء غامضة في أحد الأذرع اللولبية
لذا نعتقد أنه لا يوجد في هذه المنطقة الأشد سواداً
غبار أو غاز قادرين على خلق النجوم، ولهذا السبب لم تتكون نجوم
لذا لا بد أن شيئاً ما قد صفى الغاز
ماهي القوى الغريبة القادرة على إزاحة بقعة ضخمة من الغبار والنجوم؟
تنظر (مار) للمجرة عبر موجات الراديو فتلحظ شيئاً مذهلاً، بقعة راديو براقة
ما نراه هو أنبعاثات الراديو من موقع في (الذراع اللولبي من المجرة (إن جي سي 2276
انبعاثات الراديو التي نكتشفها تقع هنا في هذه المنطقة المظلمة
تعتقد (مار) أن هذه البقعة البراقة لا يمكن أن تكون سوى شيء وحيد فقط
يكشف تفجير ثقب في جانب المجرة عن حجم الفراغ
انه هائل وشبه خالٍ تقريباً من النجوم
،يكمن السبب في داخله نافورة من الأشعاع المكثف، كأنها موقد لحام للمجرات
فجرت النجم المتشكل من الغاز لتقذفه بعيداً
بانتقاله ست سنين ضوئية على طول النافورة ،متجهاً إلى قلب الفراغ والمصدر النهائي للإشعاع
فإن ثقباً أسود يبتلع نفسه على شكل دوامة من الغبار الكوني
وبينما يتغذى الثقب الأسود، ينفض الزوبعة من حوله إلى حالة هيجان شديد
فتقذف خارجاً أشعة حارقة من الإشعاع الكثيف
لكن هل يمكن أن يكون هذا ثقبا نجمياً صغيراً لا يزيد عن كتلة الشمس سوى ببضعة أضعاف؟
يبدو هذا غير مرجّح
بسبب حجم المنطقة السوداء نعلم أنه ليس ثقباً نجمياً، بل يجب أن يكون شيئاً أكبر
وإن كان هذا ثقباً أسود هائل له وزن يزيد بملايين الأضعاف من كتلة الشمس
فيفترض أن يقع في مركز مجرته وليس هنا على الأطراف
هل من الممكن أن تكون هذه بذور ثقب أسود
الحلقة المفقودة التي تساعدنا بمعرفة مدى ضخامة حجم الثقوب والمجرات؟
[ أعمق أسرار الفضاء ] ترجمة: شوق مراجعة: فيصل كريم الظفيري
في مرصد ميديسينا بشمال إيطاليا، قد تصبح عالمة الفيزياء الفلكية (مار ميزكوا) على مشارف اكتشاف باهر
فهي تنظر من خلال تليسكوبات الراديو (إلى المجرة (إن جي سي 2276
،فترى شيئاً لافتاً للنظر بقعة براقة من إشعاع كثيف
وهو لا يمكن أن يحدثه إلا ظاهرة بعينها: الثقب الأسود
هل من الممكن أن تكون بذور ثقب أسود؟
استخدمنا الرصد بالراديو للثقب الأسود إلى جانب قياسات الأشعة السينية لتقدير كتلة الثقب الأسود
واستنتجنا بأن هذا الثقب الأسود له كتلة تزيد على كتلة الشمس بعشرة آلاف ضعف
وهذا يضع الثقب الأسود قطعاً مع فئة الحجم المتوسط
يبدو أنه بذرة ثقب أسود حقاً
هذا مصدر يتطلب حقاً المتابعة الرصدية
لأنه قد يكون حقاً بذر ثقب أسود
هذا رائع فعلاً، لأنه ليس لدينا أدلة حازمة لهذه الأمور
لو صحت نظرية (مار)، فإن بذور الثقوب السوداء موجودة حقاً
إنه اختراق كبير في فهمنا لكيفية نمو الثقوب الفائقة والمجرات
لكن ليس استنتاجاً مؤكداً بعد، وثمة علماء آخرون يحاولون اللحاق بركبها
(تعمل بمرصد ماكدونالد في تكساس (إيفا نويولا على مطاردة أثر منافس آخر من الوزن المتوسط
إذ يقع بذر الثقب المحتمل الذي وجدته في الجزء الخلفي من مجرتنا
تتحرى (إيفا) تتحرى عناقيد النجوم
عناقيد النجوم هي تجمعات من نجوم تنجذب لبعضها انجذابا مستقلا وتميل إلى أخذ مدارات حول المجرات
ويتراوح عددها بين 10 آلاف نجم إلى ملايين النجوم
يدور ما يقرب من ٢٠٠ نجم ضخم حول درب التبانة
وتعتقد (إيفا) أننا قد نجد بداخلها بذور ثقوب سوداء
"وجدت (إيفا) عنقود "أوميغا قنطورس الذي يتصرف على نحو غريب
(أوميغا قنطورس) أكبر عنقود نجمي حول المجرة وشكله كروي تقريباً
ويتكون من مليوني نجم تقريبا
كثافة النجوم عالية جداً، وبمقارنتها مع النظام الشمسي المجاور، فإن النجوم أقرب بآلاف المرات
ويصعب هنا قياس الأشياء، لأن ثمة كثير من النجوم على مقربة من بعضها
لكن من الصعوبة بمكان تمييزها عن بعضها بعضاً
تعتقد (إيفا) أن ثمة وحش يتربص في قلب هذا العنقود النجمي الكثيفة
ثمة شيء يولّد قوة جاذبية، لكنه غير مرئي
هناك تماماً في الوسط
تراقب (إيفا) بحذر كيفية تحرك النجوم داخل عنقوداتها عبر الفضاء
ثم تجد شيئاً مذهلاً
أن سرعة النجوم في وسط العنقود أسرع بحوالي أربع أضعاف من سرعتها في الأطراف
إذن هذه زيادة كبيرة جداً
يبدو كشيء صغير لكن بكمية جاذبية ضخمة وكأنه يدفع النجوم في وسط العنقود إلى حالة هيجان شديد
لكن مهما نظرت (إيفا) بإمعان لا يمكنها رؤية هذا الجرم
لدينا جرم ضخم مضغوط بشدة، ولا يصدر منه ضوء
لقد استحوذ علي هذا الشيء
أذا صحت نظرية (إيفا)، فإن مجرة أوميغا قنطورس" كانت تخبئ سراَ دفيناً"
أما في الأعماق، فتقفز النجوم عبر حواجز الفضاء في تسارع مفرط بأسرع مما ينبغي
ولا يستطيع شد النجوم إلى مدارات كهذه سوى جرم ذي كثافة عالية بجاذبية هائلة
ثقب أسود
وقياساً للسرعات المحضة للنجوم التي بقبضته، فإن هذا ليس بثقب نجمي صغير
بل هو بذرة ثقب أسود
نبضات قلبي تصاعدت، لأن من المثير رؤية هذا الأمر
كان من الواضح أن شيئاً مشوقاً ما هناك
هذه البذرة لا تتغذى، لذلك لا تنتج موجات الراديو
لكن عن طريق قياس سرعة النجوم من حولها لا يزال بمقدور (إيفا) تقدير حجمها
حجم الثقب يلائم أكثر ما يلائم خمسين ألف ضعف من كتلة الشمس
أنه في المنتصف تماماً بين الثقوب السوداء النجمية الأصغر كثيراً
وبين الثقوب السوداء الفائقة الأكبر كثيراً
حقيقة أنه في المنتصف، هي التي تجعله بذر ثقب أسود
بوزن 50,000 ضعف من كتلة الشمس (فهذا أثقل خمس مرات من ثقب (مار ميزكوا
لكنه يبقى قطعاً ضمن فئة أوزان بذور الثقوب السوداء
لكن ما يجعل الاهتمام ببذرة (إيفا) يزداد
أن عنقود النجوم التي تدور حوله ملتصقة به مثل التصاق العث حول اللهب
هل يمكن لحاشية النجوم هذه إعطاءنا إشارة لكيفية بدء تشكل المجرات كمجرة درب التبانة في بدايات الكون؟
وهل يمكن لهذا التوهج الغريب من مركز المجرة
أن يكشف لنا استمرار انتفاخ ثقبنا الأسود الضخم على قوت هذه البذور؟
هذه البذور للثقوب السوداء هذه قد تتواجد في مجرتنا حاليا
ربما توجد في الفناء الخلفي الكوني
يوشك الفلكيون على تحقيق اختراق فلكي
لقد وجدوا دليلاً على أن بذور الثقوب السوداء متوسطة الوزن موجودةً فعلاً
والفلكيون متحمسون بشأن بذرة ثقب أسود بعينها بسبب تجمع عنقود نجمي حولها لتبدو كمجرات مصغرة
أنها تشي بتاريخ مذهل لهذه البذور متوسطة الوزن
ولعل الثقوب النجمية والنجوم التي تجرها معها ساعدت ببناء تشكيلات النجوم الشاسعة التي ندعوها بالمجرات
وثمة دلالة على دورها في الباني للمجرات تكمن داخل الحوصلة المركزية لمجرة درب التبانة
تشبه النجوم داخل الحوصلة تلك التي في العنقود النجمي التي كان يُعتقد أنها موطن بذور الثقوب السوداء
يطابق تعداد النجوم في الحوصلة بمركز المجرات تماماً أعداد النجوم في العناقيد النجمية
لذا نعلم بـأن معظم الحوصلة يتكون من هذه النجوم
إذا كانت مراكز المجرات بنيت إلى حدٍ كبير من هذه العناقيد النجمية
فهذا يشير إلى دور استثنائي لبذور الثقوب السوداء
لم يكن للكون قبل ثلاثة عشر مليار سنة مجرات لولبية كبيرة مثل درب التبانة
بل كانت مليئة ربما ببذور الثقوب السوداء التي تمتلك نجوماً حولها تحمل كتلة مضطربة لكل منها
ويعتقد العلماء أن المجرات نَمَت من هذه العناصر
يمكن لبذور الثقوب أن تتصرف كمراسي للنجوم التي تتكاثر حولها
وبإمكان هذه المراسي إيجاد بعضها بعضاً في فراغ الفضاء والاندماج لتشكل مجرة أكبر
بوجود بذور الثقوب السوداء كمحفز، بإمكاننا تخيل كيف تشكلت مجرة درب التبانة
يتصادم عنقودان نجميان
تتعرض النجوم للشد خارج المدار وتمتزج بفوضوية
في غمرة الأحداث، يتواجه بذور ثقبان أسودان ليدورا حول بعضهما بعضاً في رقصة مميتة
فينصهرا في النهاية ليشكلا ثقباً أسود أكبر حجماً
وتعمل الجاذبية المتزايدة على امتصاص مزيد من المواد وسحب مزيد من العناقيد النجمية لهذا التلاطم
إلى أن تتضخم بذور الثقوب ...السوداء في النهاية
لتتحول إلى ثقب أسود فائق
وحول هذا الوحش، ساعدت النجوم من تلك العناقيد على تشكيل مجرتنا، درب التبانة
أجد أن من المدهش أن هذه التجمعات الصغيرة من النجوم العتيقة والصغيرة
انتهى بها المطاف لتصبح أجراماً عتيقة رائعة ولبنات بناء للمجرات التي نراقبها في كل مكان بالفضاء
تعد النظرية القائلة بمساعدة بذور الثقوب السوداء على تكوين مجرة درب التبانة من النظريات المثيرة
لكن أين الإثبات؟
طاف العلماء صميم المجرات بحثاً عن دليل على وجود بذور الثقوب السوداء
يتمثل الهدف النهائي الآن بإيجاد البذور الضائعة للثقوب السوداء التي لا تزال في مرحلة الأندماج
تقع في جنوب أريزونا مجموعة فريدة من التليسكوبات
(هذا هو (فيريتاس
يتكون (فيريتاس) من أربعة أطباق عرض كل منها 40 قدم ومجهزة بـ350 مرآة سداسية
صُممت هذه الأدوات غريبة المظهر لتبحث عن نوع خاص من الضوء المكثف وعالي الطاقة يدعى أشعة غاما
يعتقد (جون كوين) أن مناظير أشعة غاما كهذه يمكن لها أن توفر طريقة جديدة للبحث عن بذور الثقوب السوداء
فيريتاس) هو مرصد أرضي لأشعة غاما)
ويتيح لنا دراسة مصادر ما يُعرف بأشعة غاما عالية الطاقة
أشعة غاما لها طاقة أكثر بمليون مليون من طاقة الضوء
وهو أعلى من أي شيء آخر ممكن أن ننتجه في أي مختبر على الأرض
تترك صورة حادة للغاية عندما تعبر
أشعة غاما إنما هي موجات ضوء بدرجات قصوى، أنشأتها أكثر الأجرام الكونية جموحاً
،كالنجوم النابضة الدوارة بعنف والمستعرات المنفجرة
...والنجوم الزائفة الكثيرة
كلها تطلق أشعة جاما
وعندما تصطدم هذه الموجات عالية الطاقة بالأرض تخرق الغلاف الجوي لتكون تدفقات من الضوء الأزرق
ومن طبيعة هذه التدفقات أنها غير مرئية لكن مرصد (فيرتاس) قادر على رؤيتها
هنا، نرى أحداث شتى
كل تغيير تراه يحدث خلال ٢,٠٠٠مليون جزء بالثانية
،ويجِب علينا استخدام كاشفات خاصة وإلكترونيات عالية السرعة لضبطها
ألقى علم فلك أشعة غاما بوجه العلماء أمراً مفاجئاً ومذهلاً
من شأنه أن يقدم الإثبات على أن بذور الثقوب السوداء ساهمت في بناء المجرات
اكتشف المحققون بأن مركز مجرتنا تنبعث منها أشعة غاما متوهجة ولا تفسير لها
هذه هي سماء أشعة غاما بأكملها
المستوى المجرّي يمتد على طول المركز ونستطيع أن نرى مركز المجرة هنا
تطلق هذه المنطقة الوسطى أشعة غاما أكثر مما ينبغي لها
وحالياً نحن غير قادرين على فهم ما يسبب ذلك
إن أشعة غاما شكل من الضوء يصعب أنتاجها ولا بد من مصدر حيوي ضخم لصنعها
لذا نتوقع أن نرى بعضاً من الأشعة قادماً من مركز المجرة، فكثير من الأنشطة تجري هناك
فيما أن المشكلة أننا نرى ما يفوق قدرتنا على استيعابها، أما درب التبانة فإنتاجها فائض
ثمة فائض بأشعة غاما القادمة من هناك
لماذا؟
هل من الممكن أن آلاف من بذور الثقوب السوداء تدور حول الثقب الأسود الفائق
في قلب مجرة درب التبانة فتنبعث منها أشعة غاما كما في أثناء دورانها حول مركز المجرة؟
يحتمل أن بعض أحداث أشعة غاما التي نشاهدها تصدرها بذور ثقوب سوداء في محيط مركز المجرة
لكن كيف للثقوب السوداء أن ينبعث منها إشعاع إذا كان لا شيء يفلت من قوة جاذبيتها، حتى الضوء؟
قد يوجد الجواب في الحطام الكوني التي تتغذى عليه
المادة التي تنجذب لبذور الثقوب بسبب جاذبيتها الهائلة
وعلى إثر دوران الثقب الأسود، تدفع جاذبيته المادة إلى حالة هياج شديد
مولدة كميات ضخمة من الطاقة تتفجر من خارج المنطقة المحيطة بالثقب الأسود
على شكل مشعل لامع من الإشعاع وربما أشعة غاما حتى
هل يصلح هذا كتفسير للوهج الغامض القادم من قلب مجرة درب التبانة؟
هل يمكن أن تكون بذور ثقب أسود؟
أشعة غاما قد تكون هي المشاعل المرصودة لبذور الثقوب السوداء غير المرصودة
ولعل هذا سيكون منعطفاً كبيراً في عالم الاكتشافات
لمزيد من الترجمات الوثائقية www.faisalkareem.com
إذا كان مركز المجرة الغامض متوهج بقلب مجرة التبانة بفضل بذور الثقوب السوداء
فسيكون اكتشافاً مذهلاً
فسيحيطنا هذا علماً أن ثقوبنا السوداء الفائقة ليست وحدها بل ربما تدور حولها بذور الثقوب
وهي بذور ولّدت منذ مليارات السنين النجوم التي ساهمت في بناء مجرة درب التبانة
وهذا ما سيضع النقاط على حروف هذه القصة
ويكمل القطعة الناقصة عن كيفية تشكل الهياكل في الفضاء
سيكون ذلك الإثبات النهائي أن بذور الثقوب ساهمت ببناء مجرتنا
وقد يحالفنا الحظ بما يكفي لنكتشف أن الثقب الأسود الفائق الخاص بنا ما زال يندمج مع هذه البذور
من الممكن أن نرى أن الثقوب السوداء ما زالت في مجرتنا حالياً
ولعل ثقبنا الأسود الضخم ما يزال يتغذى عليها
ومع كل تصادم يزداد ثقبنا الأسود الضخم ضخامة أكثر فأكثر
قد تتحول بذور الثقوب السوداء إلى أهم الأجرام في الفضاء، وما يغير المعادلة الكونية
لكن يبقى لغز واحد لم يُحل
إذا كانت بذور الثقوب السوداء لها أهمية كبيرة في قصة كوننا، فمن أين ظهرت؟
في مدينة أوستن بولاية تكساس، يدرك (فولكر بروم) مدى صعوبة نشوء بذور ثقب أسود
ذلك لأن (فولكر) يحاول إنشاء بذور الثقوب السوداء خاصته
تدافع بداخل هذا الحاسوب الفائق "الضخم والعبقري: "ستامبيد
مانراه هنا هو واحد من أقوى أجهزة الحواسيب الفائقة على الأرض
تسمح لنا أجهزة حواسيب مثل هذه أساسا بأخذ قوانين الطبيعة وإنشاء رموز حاسوبية معقدة
ثم تدع الحاسوب يتقدم بالكون على مدار مليارات السنين كل مرة
باختصار، ينشئ (فولكر) برنامج محاكاة لبدايات الكون داخل حاسوب
ويريد التحقق كيف أنشأت الطبيعة هذه البذور الحاسمة
بعد "الانفجار الكبير" ببضعة ملايين من السنين تكون لدينا فضاء رتيب للغاية
أطلق عليه الفلكيون "العصور المظلمة"
في العصور المظلمة لم يكن هناك مصادر للضوء: فلا نجوم ولا مجرات ولا ثقوب سوداء
احتوت بدايات الكون على سحب بسيطة من الغاز
يشتبه (فولكر) بأن الغيوم العملاقة انهارت لتشكل أكبر النجوم التي شهدها الكون
ربما أضخم بمئات الآلاف أضعاف شمسنا
فانهارت هذه النجوم بالغة الضخامة بسرعة لتتحول إلى بذور ثقب أسود
لكن تجارب محاكي (فولكر) الأولية كشفت عن مشكلة في النظرية
نجومه الافتراضية تنفجر دائماً قبل أن تنمو بما يكفي لتشكيل بذرة ثقب أسود
فنرى هنا نجماً ضخماً يموت وينفجر ويدخل في فقاعة اشعاع عالية الطاقة
يدفع مدخل الطاقة الغاز خارجاً مرة أخرى
وهذا يحد من قدرة الغاز على الانهيار لينتهي به المطاف داخل ثقب أسود
ينفذ الوقود من النجوم الافتراضية بسرعة وتنفجر
النجوم تولّد الطاقة
تنفجر في النهاية وتخلق ضغطاً خارجي المفعول
تمنع الانفجارات سحب الغاز من مزيد من الانهيارات
وعلى الرغم من أن النجوم الميتة في المحاكي تشكل ثقوباً سوداء فعلاً
إلا أنها أصغر من بذور الثقوب السوداء التي ساهمت بتشكيل المجرات التي نراها اليوم
يحتاج (فولكر) لوصفة جديدة تعمل على صنع سحابة هائلة من الانهيارات الغازية
،لتكوين نجم ضخم واحد لا ألاف من النجوم الصغيرة
من الجائز أن الظروف في بدايات الكون كانت مختلفة جداً
فبدلاً من تشكيل السحب لعناقيد نجوم جميلة تنهار سحب عملاقة من الغاز والغبار فوراً
لو كانت الظروف مناسبة، لأمكن لذلك الغاز الانهيار بشكل كامل ليتحول إلى بذرة ضخمة جداً
لكن ما هي تلك الظروف؟
يدرك (فولكر) أن هناك مكوناً سحرياً سمح لبذور الثقوب السوداء بالتشكل
لمزيد من الترجمات الوثائقية www.faisalkareem.com
يجزم الفلكيون أن المجرات التي نراها حالياً والثقوب السوداء الفائقة في بدايات الكون
عملت على تكوينها بذور من الوزن المتوسط باندماج بعضها ببعض
لكن كيف تشكلت هذه البذور؟
يحتمل أن يعود الأمر لمكوّن واحد
المادة الغامضة: المادة المظلمة
ندرك الآن أن المجرات تسيطر عليها مادة غامضة لا نستطيع رؤيتها
ومتأكدون من وجودها بدلالة جاذبيتها، لكن ما من إشارة أخرى صادرة منها مطلقاً، فنطلق عليها المادة المظلمة
المادة المظلمة، مع أنها غير مرئية، غير أنها قد تسمح لبذور الثقوب السوداء بالتشكل
لأن شيئاً واحداً نعلمه عن المادة المظلمة، ألا وهو أن لها قوة جاذبية
النقط المهمة هي التي نرى فيها هذه البقع البراقة
هنا تجمعت المادة المظلمة التي وفّرت لاحقاً الجاذبية
وهذه الجاذبية قادرة على جذب الغاز الساخن جداً
يدير (فولكر) محاكيات جديدة، ويعمل على الضبط الدقيق للظروف لإنتاج فضاء افتراضي جديد
ويتغلب بداخل هذا الفضاء شد المادة المظلمة على الطاقة التي منعت الانهيار مسبقاً
هنا نرى الغاز البدائي يتساقط في مركز هيكل المادة المظلمة
وجاذبيتها من القوة بحيث يمكنها التغلب على كل القوى المعارضة
وكل ما اندفع مزيد من الغاز نحو الداخل ينتج محاكاة (فولكر) إعصاراً كونياً دوّاراً
و تسمح هذه الحركة للغاز بأن يجري على شكل قمع ليتركز في المركز
وبمرور الوقت ينمو الإعصار
بدأنا بكتلة أكبر من الشمس بعشرة أضعاف ثم تزداد لتصل إلى 100 و 1,000
ثم 100 ألف ضعف كتلة الشمس
لم يكن واضحاً أن هذا ممكناً وكنا بحالة ترقب، أن أردت
بطريقة معينة، إنها من الجمال بحيث أنها من الممكن أن تغري بالوقوع في حبها
عندما يتركز كثير من الغاز في نقطة معينة بالفضاء فبالإمكان صنع نجم بطريقة لم نرَ لها مثيلاً من قبل
إذا صحت حسابات المحاكي في بدايات الكون
فإن خيوط المادة المظلمة ترسم غازاً كونياً في سحب هائلة، أكبر من مجرة
بداخل السحب، ترتفع درجة الحرارة بشدة إلى أن تصبح الظروف متفاقمة
لدرجة أن النجوم الزرقاء الهائلة في المركز التي هي ربما أكبر من الشمس بـ100 ألف ضعف تنبثق للحياة
لكنها تستهلك الوقود بسرعة قياسية كما أن أنويتها سرعان ما تأخذ بالأنهيار
كمية هائلة من المواد تُحشر لبقعة في الفضاء
خالقة بذلك بذرة ثقب أسود ضخم
بريان غرين: عالم فيزياء نظرية
إذا كان لدينا كثير من الغاز حسب التهيئة الصحيحة
يسمح له بالسقوط معاً بالطريقة الصحيحة
ويأخذ من الصغر بما فيه الكفاية، عندها سيتحول إلى ثقب أسود بالحجم الذي تريده
إذن الثقب الأسود بدلاً من أن يولد كرضيع يولد مباشرة كمراهق
فهو ضخم جداً منذ البداية
يتماشى هذا بأن كتلة الثقب الأسود تفوق كتلة الشمس بـ100 ألف ضعف دفعة واحدة، وقد تصل إلى المليون
هذه الظروف كانت نادرة للغاية وحصلت في أماكن منتقاة في الفضاء
وأنها تقريباً، كما يمكنك القول نوع من أنواع المعجزات الكونية
إذا كان (فولكر) محقاً، فإن بذور الثقوب السوداء التي وجدناها اليوم قديمة قدم الفضاء نفسه
آخر الناجيين المتبقيين من سلالة الأجرام القديمة
محتمل أن تكون بقايا لنافذة ضيقة جداً جداً من الزمن في بدايات الكون الأولى
ما يعني أنها في غاية القدم، أليس كذلك؟ بل أقدم بكثير مما نظن
واندمجت أخواتها وإخوانها للمساعدة في بناء الثقوب السوداء الفائقة التي نراها اليوم
ومكونةً المجرة التي نصفها كموطن لنا وإحلال البنيان الذي نشهده للكون
بنظرية تكون بذور الثقوب السوداء، تكتمل القصة
بذور الثقوب السوداء الضخمة التي تشكلت من السحب الغازية في بدايات الكون تجمع النجوم من حولها
وتندمج هذه البذور العملاقة وتتغذى لتنمو وتصبح ثقوباً سوداء فائقة متوحشة
تتشبث بمليارات النجوم بمدارات لتعطينا في نهاية المطاف مجرات عملاقة كموطننا، درب التبانة
بطريقة ما، السبب الوحيد بجلوسنا هنا الآن
أن بذور الثقوب السوداء جمعت المادة قبل زمن طويل لجعل تكوين المجرة وتشكيل النجوم ممكناً
قد لا يكون بحوزتنا بذرة مؤكدة حتى الآن، لكن العلماء يقتربون من ذلك
سيأتي الوقت الذي نقول فيه إن لدينا الدليل القاطع
وسنقول يومها "ها هو هنا "لدينا هنا بذرة ثقب أسود
وعندما نفعل ذلك، فهذا رائع
لأنها قطعة أحجية صغيرة ضمن الأحجية الأكبر للكون لما نعلمه عن ذلك المكان
هذا مثير للحماس
فلنفكر بمدى أهمية الاختراق الذي سيحدث بتلك اللحظة
لقد أسسنا فكرتنا بأكملها عن كيفية تشكل المجرات والنجوم
وختاماً، كيف أن الكواكب وأنت وأنا تشكلنا على فكرة أن بذور الثقوب السوداء موجودة في الماضي البعيد
لتبدأ بإنماء المجرات ذاتها
أعتقد أنها من أكثر الأوقات إثارة الآن في الفيزياء الفلكية للثقوب السوداء
وكلنا شوق لنرى ماهو التالي
وعندما نتيقن من وجود بذور الثقوب السوداء
سيتوفر لنا الفصل الأخير في قصة ظهور الكون الذي نراه حالياً إلى الوجود
ترجمة: شوق مراجعة: فيصل كريم الظفيري