خلف ثقب أسود عملاق.. مفاجأة تثبت نظرية آينشتاين

تقول نظرية أينشتاين النسبية إن الثقوب السوداء جرداء، لكن تعديلا جديدا في بحثه قد يمنح الأجسام الغامضة “خيوطها” الطويلة، وفق روسيا اليوم.

في الفيزياء الفلكية، هناك مقولة مفادها أن “الثقوب السوداء ليس لها خيوط”. وهذا يعني أنه في النظرية النسبية العامة، الثقوب السوداء هي كائنات مبسطة بشكل استثنائي. كل ما تحتاجه لوصف الثقب الأسود هو كتلته، وشحنته الكهربائية، ومعدل دورانه. مع هذه الأرقام الثلاثة وحدها، لديك كل ما يمكن أن تعرفه عن الثقوب السوداء.

هذا الجانب من الثقوب السوداء محبط للغاية لعلماء الفيزياء الفلكية، الذين يريدون بشدة فهم كيفية عمل العمالقة الكونية. ولكن نظرا لعدم وجود “خيوط” للثقوب السوداء، فلا توجد طريقة لمعرفة المزيد عنها وعن الأسباب التي تجعلها تتحرك. وللأسف، تظل الثقوب السوداء من أكثر الأجسام المحيرة والغامضة في الكون.

لكن مفهوم الثقوب السوداء “عديمة الخيوط” يعتمد على فهمنا الحالي للنسبية العامة، كما صاغها ألبرت أينشتاين في الأصل. وتركز هذه الصورة النسبية على انحناء الزمكان. أي كيان له كتلة أو طاقة سينحني الزمكان حوله، وهذا الانحناء يرشد تلك الكيانات إلى كيفية التحرك.

لكن هذه ليست الطريقة الوحيدة لبناء النظرية النسبية. هناك نهج مختلف تماما يركز بدلا من ذلك على “الالتواء” بدلا من التركيز على انحناء الزمكان. في هذه الصورة، أي كيان له كتلة أو طاقة يلف الزمكان حوله، وهذا الالتواء يرشد الأجسام الأخرى إلى كيفية التحرك.

النهجان، أحدهما يعتمد على الانحناء والآخر يعتمد على الالتواء، متساويان رياضيا. ولكن نظرا لأن أينشتاين هو من طور اللغة المبنية على الانحناء أولا، فقد تم استخدامها على نطاق أوسع بكثير. يوفر نهج الالتواء، المعروف باسم الجاذبية “المتوازية” لاستخدامه الرياضي للخطوط المتوازية، مجالا كبيرا للرؤى النظرية المثيرة للاهتمام التي ليست واضحة في نهج الانحناء.

على سبيل المثال، اكتشف فريق من علماء الفيزياء النظرية مؤخرا كيف يمكن للجاذبية البعدية المتوازية أن تتعامل مع مشكلة خيوط الثقب الأسود. لقد قاموا بتفصيل عملهم في ورقة بحثية نُشرت في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv في يوليو.

وقام الفريق بفحص الامتدادات المحتملة للنسبية العامة باستخدام ما يسمى بالمجال العددي، وهو جسم كمي يسكن كل المكان والزمان. ومن الأمثلة الشهيرة على المجال العددي هو بوزون هيغز، المسؤول عن إعطاء العديد من الجسيمات كتلتها. وقد تكون هناك مجالات عددية إضافية تسكن الكون وتغير بمهارة كيفية عمل الجاذبية، وقد استخدم الفيزيائيون هذه الحقول العددية منذ فترة طويلة في محاولاتهم لشرح طبيعة الألغاز الكونية مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

وفي النسبية العامة القائمة على الانحناء المنتظم، لا يوجد سوى عدد قليل من الطرق لإضافة الحقول العددية. ولكن في الجاذبية البعيدة المتوازية، هناك العديد من الخيارات. واكتشف فريق البحث طريقة لإضافة حقول عددية إلى النسبية العامة باستخدام إطار التوازي. بعد ذلك، استخدموا هذا النهج للتحقق مما إذا كانت هذه الحقول العددية، والتي قد تكون غير مرئية، قد تظهر بالقرب من الثقوب السوداء.

النتيجة النهائية: الحقول العددية المضافة إلى النسبية العامة، عند استكشافها من خلال العدسة المتوازية، أعطت الثقوب السوداء بعض الخيوط.

وتشير الخيوط في هذه الحالة إلى وجود حقل عددي قوي بالقرب من أفق الحدث للثقب الأسود. والأهم من ذلك، أن هذا الحقل العددي يحمل معلومات حول الثقب الأسود بداخله، ما يسمح للعلماء بفهم المزيد عن الثقوب السوداء دون الحاجة إلى الغوص بداخلها.

والآن بعد أن حدد الباحثون كيفية إعطاء الثقوب السوداء بعض الخيوط، فإنهم بحاجة بعد ذلك إلى العمل على النتائج الرصدية لهذه النتائج. على سبيل المثال، قد تكشف عمليات رصد موجات الجاذبية المستقبلية عن بصمات دقيقة لهذه الحقول العددية في تصادمات الثقوب السوداء.