يعجّ كوننا العجيب بالكثير من الظواهر الغريبة والمدهشة، ولا عجب أن أغرب هذه الظواهر هي الثقوب السوداء، التي ما يزال لغزها حاضرًا إلى يومنا هذا. الثقب الأسود نقطةٌ متناهية في الصِغر ذات كتلة كبيرة جدًا موجودة في الزمكان، تتميز بجاذبية قويّة جدًا تبتلع كل شيء يوجد حولها. إن التفكير في الثقوب السوداء يفتح آفاقًا لا حدود لها من الخيال، نسلّط الضوء في هذا المقال على ثماني خصائص لهذه الثقوب.

هل تملك الثقوب السوداء شَعرًا؟

في ستينيات القرن الماضي، اقترح العالم الفيزيائي جون ويلر بأن الثقوب السوداء ليس لها شَعْر، ويقصد بهذا التعبير أنها -وفقًا لنظرية آينشتاين- تتميز فيما بينها بثلاث خصائص، وهي الكتلة والدوران والزخم الزاويّ، وتُدعى باقي خصائص الثقب الأسود شعرًا، واعتُقِد بأنها تختفي وراء أفق الحدث، وهو منطقة تحيط بالثقب الأسود، لا يتمكن أي شيء -حتى الضوء- يمر بها من الإفلات والهروب.

وفي عام 2016 كشف عالم الفيزياء الراحل ستيفن هوكينج بأن الثقوب السوداء لا تمتص كافة المعلومات، إذ يتسرب جزء منها إلى الخارج بما أسماه التسريحة الفاخرة تتألّف من جسيمات شبحية ذات طاقة قريبة جدًا من الصفر وتملك معلومات عن مواد التهمها الثقب الأسود. لم تُثبَت هذه النظرية بعد ولكنها قد تساعد في حل المفارقة الأزلية حول مصير الغاز والغبار إن وقع في ثقب أسود.

الثقوب السوداء تطلق ما يشبه النوافير!

تُشير معظم النظريات والأبحاث حول الثقوب السوداء إلى جاذبيتها الشديدة، لكن هذه الجاذبية موجودة ضمن نطاق محدد يُحاط غالبًا بتيارات من الغبار والغاز تدور حول الثقب، والاحتكاك بين هذه المواد يولد حرارة، ما يخلق تراكيب تشبه العواصف في الغاز والغبار. وأظهرت قراءات جديدة أن هذه الحركة تولّد أيضًا حلقات ملتوية تحيط بعمود داخلي من مواد تُقذَف بعيدًا عن الثقب الأسود كالنوافير.

الثقوب السوداء قد تتبخر وتختفي!

تنبأ العالم هوكينج بأن الثقوب السوداء تُصدر إشعاعًا حراريًا نتيجة لظواهر كمومية؛ نظريًا يُحاط أفق الحدث بأزواج من الجسيمات دون الذرية التي تومض باستمرار داخلةً إلى أفق الحدث وخارجةً منه. ومن حينٍ لآخر قد يصطف زوجان بطريقة ما تسبب امتصاص أحد الجسيمين إلى الثقب، بينما ينطلق الجسيم الآخر في الفضاء بسرعة كبيرة مستمدًا طاقته من الثقب الأسود وهو ما يعرف بإشعاع هوكينغ، وقد تؤدي هذه العملية إلى اضمحلال الثقب الأسود واختفائه بعد فترة طويلة من الزمن.

يحيط بالثقوب السوداء جدار ناري

إنّ أزواج الجسيمات دون الذرية سابقة الذكر متشابكة مع بعضها بعضًا؛ إذ تؤثر حالة أحدهما في حالة الآخر، ما يجعل ظاهرة إشعاع هوكينغ محط تساؤلات واستفهام لدى الفيزيائيين: كيف تكون حالة الجسيم الذي امتُص شريكه في الثقب الأسود؟

تُشير إحدى النظريات إلى أن الثقب الأسود يُبطِل التشابك الكمومي بين الجسيمين ما يطلق كميات هائلة جدًا من الطاقة تبدو على إثرها الثقوب السوداء محاطة بجدران نارية.

تُدمر المعلومات أم تحتفظ بها؟

تفترض قوانين الكم أنه لا يمكن تدمير المعلومات الخاصة بالجسيمات، والمقصود بالمعلومات الحالة المحددة لكل جسيم موجود في الكون، لكن المواد التي يبتلعها الثقب الأسود تختفي إلى الأبد، ويُعرف هذا التناقض بمفارقة الثقب الأسود، وتُشير بعض الأبحاث الحديثة إلى أن معلومات الجسيمات المُختفية تُنقل إلى أزواجها من الجسيمات الخارجة من الثقب الأسود بفعل إشعاع هوكينغ، لكن لم يُثبَت ذلك حتى الآن.

الثقوب السوداء والمادة المظلمة

يعدّ بعض الفيزيائيين الثقوبَ السوداء الصغيرة جدًا الناتجة عن الانفجار الكبير مادةً مظلمة لكونها لا تصدر ضوءًا -المادة المظلمة هي المادة العجيبة التي تُشكل معظم كوننا الحالي- لكن الأمر قابل للنقاش، فقد استبعدت بيانات مرصد ليغو (LIGO) للأمواج الثقالية أن الكون مليء بالثقوب السوداء الصغيرة. قد توجد ثقوب سوداء متوسطة الحجم لكن تُشير الملاحظات إلى أنها لا تتجاوز نسبة 1 إلى 10% من المادة المظلمة على أقصى تقدير.

قد تنتقل المادة إلى المستقبل عبر ثقب أسود

أخذ العلماء في البحث طويلًا عن حل لمشكلة اللانهاية التي يقع فيها الثقب الأسود، فكونها متناهية الكثافة ومتناهية الصغر أمر غير مفهوم فيزيائيًا، وأحدها كان نظرية الجاذبية الحلقية الكمية التي تُشير إلى أن الانحناء في نسيج الزمكان بالقرب من مركز الثقب الأسود كبير جدًا، ما يُعطي الثقب امتدادًا إلى المستقبل، أي أن المواد التي يلتهمها الثقب تسافر في الزمن إلى المستقبل. وما زال هذا التفسير نظريًا حتى الآن.

ثقوب سوداء من كون آخر!

تُظهر بعض الملاحظات المثيرة للجدل وجود أكوان سابقة للكون الحالي كانت تحتوي ثقوبًا سوداء، ويشير عالم الفيزياء من جامعة أوكسفورد روجر بينروز إلى أن إشعاع الخلفية الكونية الميكروي -بقايا حيوية من الانفجار الكبير- يحتوي آثارًا لهذه الثقوب من الماضي، يعارض الكثير من العلماء هذه الفرضية ويعدّون التسجيلات ضجيجًا، ومع ذلك ما تزال فرضية بينروز مثيرة للفضول.

المصدر: ibelieveinsci