الإشارة الكونية الغامضة قد تكون أول دليل حقيقي على وجود الثقوب السوداء البدائية

ويعتقد العلماء غير عادي ليغو الكشف قد يكون دليلا على البدائية الثقب الأسودومن المحتمل أن يربط هذه الأجسام التي طال انتظارها النظريات بغموض المادة المظلمة.

العلماء في جامعة ميامي يعتقدون أنهم ربما يقتربون من العثور على دليل على أحد أكثر الأشياء مراوغة في الكون: الثقوب السوداء البدائية. في حين أن الدليل القاطع قد يستغرق سنوات، إلا أن عملهم قد يساعد في تأكيد وجود هذه الأجسام القديمة وارتباطها المحتمل بأحد أكبر ألغاز علم الكونيات.

الثقوب السوداء البدائية هي أجسام نظرية يُعتقد أنها تشكلت خلال اللحظات الأولى بعد الانفجار الانفجار العظيم. على عكس الثقوب السوداء التي تنشأ عن انهيار النجوم، يمكن أن تمتد إلى نطاق واسع من الأحجام، بدءًا من الأجسام الصغيرة مثل الكويكبات وحتى الكتل الأكبر بكثير.

إذا كانت موجودة، فإنها قد تساعد في تفسير المادة المظلمة، وهي المادة غير المرئية التي تشكل حوالي 85% من مادة الكون وتوفر قوة الجاذبية التي تساعد على ربط المجرات ببعضها البعض.

وقال نيكو كابيلوتي، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء بكلية الآداب والعلوم، عن البحث الذي قام به والدكتوراه: “نعتقد أن دراستنا ستساعد في تأكيد وجودها بالفعل”. أجرى الطالب ألبرتو ماغاراجيا.

كان الدافع وراء تحقيقاتهم هو الاكتشاف الأخير المحتمل الذي يتضمن مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO). في أواخر العام الماضي، اكتشف مرصد LIGO إشارة غير عادية لموجة الجاذبية. موجات الجاذبية هي تموجات في الزمكان ناتجة عن أحداث كونية قوية مثل تصادمات الثقوب السوداء.

إشارة LIGO غير العادية تثير أدلة جديدة

وأوضح كابيلوتي: “تتشكل الثقوب السوداء الأكثر شيوعًا نتيجة للمستعر الأعظم، أو موت نجم ضخم. لذلك، يمكن أن تتراوح كتلتها من بضعة أضعاف كتلة الشمس إلى مليارات الكتل الشمسية”. لكن في نوفمبر الماضي، أصدر مرصد LIGO تنبيهًا آليًا لاندماج جسم واحد على الأقل يزن أقل من كتلة شمسية واحدة، مما يشير إلى احتمال وجود ثقب أسود بدائي.

ما إذا كانت الإشارة تمثل اكتشافًا علميًا كبيرًا أو مجرد ضجيج داخل كاشفات LIGO يظل موضوعًا للنقاش بين علماء الفيزياء الفلكية.

يجادل كابيلوتي وماغاراجيا بأن أفضل تفسير لهذه الملاحظة هو وجود ثقب أسود بدائي تشكل في ظروف شديدة الكثافة للكون المبكر، قبل وقت طويل من ظهور النجوم الأولى. ويعتقدون أن النتائج التي توصلوا إليها تدعم هذا التفسير.

وقال ماغاراجيا: “لقد حاولنا تقدير عدد الثقوب السوداء البدائية التي قد تكون موجودة في الكون، وعدد الثقوب السوداء التي يجب أن يتمكن مرصد ليجو من اكتشافها”. “ونتائجنا مشجعة. ونتوقع أن تكون الثقوب السوداء تحت المجموعة الشمسية مثل تلك التي رصدها مرصد LIGO، نادرة بالفعل، وهو ما يتوافق مع مدى ندرة رؤية مثل هذه الأحداث حتى الآن”.

تشير الدراسة إلى أن الثقوب السوداء البدائية تشكل المادة المظلمة

وفقا ل يذاكر، نشرت في ال مجلة الفيزياء الفلكيةوقال كابيلوتي: “إن التفسير الأكثر منطقية لإشارة LIGO، والذي يفتقر إلى أي تفسير فيزيائي فلكي تقليدي، هو اكتشاف ثقب أسود بدائي”. “وتشير أبحاثنا إلى أن هذه الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تمثل جزءًا كبيرًا، إن لم يكن كله، من المادة المظلمة.”

ويؤكد الباحثون أنه ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التحليل قبل أن يتم استخلاص استنتاجات قاطعة حول الإشارة وارتباطها المحتمل بالمادة المظلمة.

في الوقت الحالي، يعتمد التأكيد على ما إذا كان مرصد LIGO وشركاؤه الدوليون سيكتشفون أحداثًا مماثلة في المستقبل. قال كابيلوتي: “التقط مرصد ليجو دليلًا قويًا جدًا على وجود هذه الأنواع من الثقوب السوداء. لكننا سنحتاج إلى اكتشاف إشارة أخرى من هذا القبيل أو حتى عدة إشارات أخرى للحصول على تأكيد دامغ على أنها حقيقية”. “لكن ما هو واضح هو أنه لا يمكن استبعادها باعتبارها حقيقية.”

من نظرية هوكينج إلى علم فلك موجات الجاذبية الحديث

تعود فكرة الثقوب السوداء البدائية إلى العلماء السوفييت ياكوف زيلدوفيتش وإيجور نوفيكوف، اللذين اقترحاها لأول مرة خلال فترة الحرب الباردة. في أوائل السبعينيات، توسع ستيفن هوكينج في هذا المفهوم، مقترحًا أن أعدادًا كبيرة من هذه الأجسام يمكن أن توجد، وتنبعث منها إشعاعات، وربما تفسر المادة المظلمة.

وقد قدم مرصد ليجو لاحقًا أولى الأدلة الرصدية التي يمكن أن تدعم هذه النظريات القديمة. في 14 سبتمبر 2015، قام المرصد بالكشف المباشر الأول عن موجات الجاذبيةمما يفتح فصلاً جديدًا في علم الفلك ويؤكد التنبؤ الرئيسي لنظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين.

يتكون مرصد LIGO من منشأتين تقعان في هانفورد، واشنطن، وليفينغستون، لويزيانا. بالتعاون مع كاشف Virgo في إيطاليا ومرصد KAGRA تحت الأرض في اليابان، يشكل هذا التعاون تعاونًا بين LVK. تبحث هذه الشبكة عن الثقوب السوداء، وهي مناطق في الفضاء تكون فيها الجاذبية شديدة لدرجة أنه لا يمكن لأي شيء، بما في ذلك الضوء، الهروب منها.

مراصد الجيل القادم ستختبر نظرية الثقب الأسود البدائي

ستعمل التحديثات المخطط لها على تحسين حساسية مرصد LIGO وقد تسمح له باكتشاف المزيد من الإشارات غير العادية. ومع ذلك، لم يكن المرصد مُصممًا لمراقبة موجات الجاذبية مباشرة من الانفجار الكبير. تم تحسين كاشفيه على شكل حرف L، كل منهما يتميز بأذرع فراغية يبلغ طولها 2.5 ميل (4 كيلومترات)، لاكتشاف الموجات عالية التردد الناتجة عن الأحداث الكونية العنيفة الحديثة نسبيًا.

وأشار كابيلوتي إلى أن الأدوات المستقبلية ستكون قادرة على استكشاف فترات مبكرة من التاريخ الكوني. ال وكالة الفضاء الأوروبيةمن المتوقع أن يكتشف هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (LISA)، المقرر إطلاقه في عام 2035، موجات الجاذبية الناشئة من بعض العصور المبكرة بعد الانفجار الكبير.

مشروع آخر، Cosmic Explorer، موجود حاليًا في مرحلة التصميم. ومن المتوقع أن يكون المرصد الأرضي الأمريكي أكثر حساسية بعشر مرات من مرصد ليجو، مما يمكنه من اكتشاف الثقب الأسود ورصده. نجم نيوتروني الاندماجات التي يعود تاريخها إلى العصر الذي تشكلت فيه النجوم الأولى.

المرجع: “الآثار المترتبة على المادة المظلمة البدائية للثقب الأسود من اكتشاف موجة الجاذبية الفردية في LVK O1 – O4” بقلم ألبرتو ماجاراجيا ونيكو كابيلوتي، 27 مارس 2026، مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-4357/ae48f9

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.