كشف فريق من الفيزيائيين عن احتمال بنسبة 90% لمشاهدة انفجار ثقب أسود خلال العقد القادم، وذلك في تطور علمي قد يغير فهمنا لأصل الكون والمادة المظلمة.
اكتشاف يتحدى الاعتقادات السابقة التي كانت تشير إلى أن مثل هذه الانفجارات تحدث مرة واحدة كل 100,000 سنة فقط.
تنقسم الثقوب السوداء إلى نوعين رئيسيين بحسب طريقة تكوينها وخصائصها. تتشكل الثقوب السوداء النجمية من انهيار النجوم الضخمة في نهاية حياتها، وتزن عادة ما بين 3 إلى 50 ضعف كتلة الشمس.
عندما ينفد الوقود من النجم، ينفجر في انفجار مستعر أعظم، تاركاً وراءه منطقة كثيفة جداً لدرجة أن لا شيء يمكن أن يفلت منها، حتى الضوء.
في المقابل، تمثل الثقوب السوداء البدائية أجساماً نظرية يمكن أن تكون قد تشكلت خلال أقل من ثانية واحدة بعد الانفجار العظيم من مناطق كثيفة جداً في الكون المبكر.
على عكس الثقوب السوداء النجمية، يمكن أن تكون أخف بكثير وتعتبر بقايا قديمة من عصر كان فيه الكون يحتوي في الغالب على الهيدروجين والهيليوم.
بينما تُعرف الثقوب السوداء عادة بابتلاع كل شيء حولها، نظّر الفيزيائيون منذ فترة طويلة أنها تنفجر في النهاية في نهاية حياتها من خلال عملية تُسمى إشعاع هوكينغ.
سابقاً، اعتقد العلماء أن مثل هذه الانفجارات تحدث مرة واحدة فقط كل 100,000 سنة. ومع ذلك، تشير الأبحاث الجديدة المنشورة في مجلة Physical Review Letters إلى أننا قد نشهد هذه الظاهرة الاستثنائية أسرع بكثير مما كان متوقعاً.
يوضح أيدان سايمونز، طالب الدراسات العليا من جامعة ماساتشوستس: “نعتقد أن هناك احتمالاً يصل إلى 90% لمشاهدة ثقب أسود ينفجر في العشر سنوات القادمة، والمفتاح هو أن أسطولنا الحالي من التلسكوبات الفضائية والأرضية قادر بالفعل على اكتشاف مثل هذا الانفجار”.
الثقوب السوداء الأكثر احتمالاً للانفجار ليست البقايا النجمية الضخمة التي نفكر فيها عادة، بل الثقوب السوداء البدائية.
كما أظهر الفيزيائي ستيفن هوكينغ في عام 1970، كلما كان الثقب الأسود أخف، كلما أصبح أكثر سخونة وأكثر إشعاعاً للجسيمات من خلال إشعاع هوكينغ.
مع تبخر الثقوب السوداء البدائية، تصبح أخف وبالتالي أكثر سخونة، مما يؤدي إلى إشعاع المزيد من الطاقة في عملية متفاقمة حتى الانفجار.
جاء الاختراق عندما بدأ فريق الباحثين في التشكيك في الافتراضات المترسخة حول الخصائص الكهربائية للثقوب السوداء.
بينما الثقوب السوداء القياسية لا تحمل شحنة كهربائية، استكشف الفريق ما قد يحدث إذا تشكلت الثقوب السوداء البدائية بشحنة كهربائية صغيرة تتضمن جسيمات ثقيلة افتراضية يطلقون عليها “الإلكترونات المظلمة”.
ستكون الإلكترونات المظلمة مثل نسخة أثقل بكثير من الإلكترون العادي، لكنها تتفاعل من خلال قوى كهرومغناطيسية مظلمة بدلاً من الكهرومغناطيسية العادية.
في النماذج النظرية المسماة dark-QED، ستحمل هذه الجسيمات شحنة كهربائية مظلمة وتتفاعل عبر فوتونات مظلمة، مما قد يؤثر على كيفية تصرف المادة حول الثقوب السوداء.
قدم فريق البحث افتراضاً مختلفاً حول الخصائص الكهربائية للثقوب السوداء البدائية. يفترضون أن نموذجهم يُظهر أنه إذا تشكل ثقب أسود بدائي بشحنة كهربائية مظلمة صغيرة، فيجب أن يكون مستقراً مؤقتاً قبل أن ينفجر أخيراً.
يمكن لتأثير الاستقرار هذا أن يزيد بشكل كبير من احتمالية مراقبة مثل هذه الانفجارات، من مرة واحدة كل 100,000 سنة إلى مرة واحدة محتملة كل عقد.
لن يكون انفجار الثقب الأسود مجرد عرض ضوئي مذهل، بل سيوفر للعلماء كتالوجاً لكل جسيم دون ذري موجود.
يشمل هذا ليس فقط الجسيمات التي اكتشفناها بالفعل، مثل الإلكترونات والكواركات وبوزونات هيغز، ولكن أيضاً الجسيمات غير المكتشفة حالياً، وربما حتى المادة المظلمة.
يؤكد الفريق أنه بينما لا يضمنون حدوث انفجار في هذا العقد، فإن الاحتمالية العالية تعني أننا يجب أن نكون مستعدين.
لحسن الحظ، تقنية التلسكوب الحالية قادرة بالفعل على اكتشاف العلامات المميزة لإشعاع هوكينغ من ثقب أسود بدائي منفجر.
