انطباع فنان عن وجود ثقب أسود هائل في وسط المجرة. يربط بحث جديد بين هذه الكائنات العملاقة وظاهرة غامضة تسمى الطاقة المظلمة
في وقت سابق من هذا الأسبوع ، تصدرت دراسة عناوين الصحف التي زعمت أن "الطاقة المظلمة" الغامضة التي يعتقد علماء الكونيات أنها تسرع من تمدد الكون يمكن أن تنشأ من الثقوب السوداء الهائلة في قلوب المجرات. إذا كان هذا صحيحًا ، فإن الصلة ستربط بين اثنين من أكثر المفاهيم التي تربك العقل في الفيزياء - الثقوب السوداء والطاقة المظلمة - وتشير إلى أن مصدر الأخير كان تحت أنوف المنظرين لعقود. ومع ذلك ، فإن بعض المنظرين البارزين يشككون بشدة في الفكرة.
يقول روبرت والد ، عالم الفيزياء النظرية بجامعة شيكاغو والمتخصص في نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين ، الفهم القياسي للجاذبية: "ما يقترحونه لا معنى له بالنسبة لي". كان المنظرون الآخرون أكثر تقبلاً للادعاء الراديكالي - حتى لو انتهى به الأمر إلى خطأ. يقول عالم الفيزياء الفلكية نيايش أفشوردي من معهد Perimeter للفيزياء النظرية: "أنا متحمس شخصيًا لذلك".
للوهلة الأولى ، يبدو أن الثقوب السوداء والطاقة المظلمة لا علاقة لها ببعضها البعض. وفقًا للنسبية العامة ، فإن الثقب الأسود هو مجال جاذبية نقي قوي جدًا لدرجة أن طاقته الخاصة تحافظ على وجوده. يُعتقد أن مثل هذه الوحوش الغريبة تظهر عندما تنهار النجوم الضخمة إلى نقطة متناهية الصغر ، تاركة وراءها حقول الجاذبية. يعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة التي تحتوي على ملايين أو مليارات المرات من كتلة شمسنا تكمن في قلوب المجرات.
في المقابل ، الطاقة المظلمة هي ظاهرة غامضة تمد الفضاء حرفيًا وتسرع من تمدد الكون. يعتقد المنظرون أن الطاقة المظلمة يمكن أن تمثل نوعًا جديدًا من المجال في الفضاء ، مثل المجال الكهربائي قليلاً ، أو يمكن أن تكون خاصية أساسية للفضاء الفارغ نفسه.
فكيف يمكن ربط الاثنين؟ تقترح ميكانيكا الكم أن فراغ الفضاء الفارغ يجب أن يحتوي على نوع من الطاقة يعرف باسم طاقة الفراغ. يُعتقد أن هذا ينتشر في جميع أنحاء الكون ويمارس قوة معاكسة للجاذبية ، مما يجعله مرشحًا رئيسيًا لهوية الطاقة المظلمة. في عام 1966 ، أظهر الفيزيائي السوفيتي إراست جلينر أن معادلات أينشتاين يمكن أن تنتج أيضًا أجسامًا تبدو للمراقبين الخارجيين وتتصرف تمامًا مثل الثقب الأسود ، لكنها في الواقع كرات عملاقة من طاقة الفراغ.
إذا كانت مثل هذه الأشياء موجودة ، فهذا يعني أنه بدلاً من أن تنتشر بشكل موحد في جميع أنحاء الفضاء ، فإن الطاقة المظلمة تقتصر في الواقع على مواقع محددة: الأجزاء الداخلية للثقوب السوداء. حتى في هذه العقدة المعينة ، فإن الطاقة المظلمة ستظل تمارس تأثيرها الممتد للفضاء على الكون.
إحدى نتائج هذه الفكرة - أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة هي مصدر الطاقة المظلمة - هي أنها سترتبط بالتمدد المستمر للفضاء ويجب أن تتغير كتلتها مع توسع الكون ، كما يقول عالم الفيزياء الفلكية دنكان فاراه من جامعة هاواي ، مانوا. . ويضيف: "إذا تضاعف حجم الكون ، فإن كتلة الثقب الأسود تتضاعف أيضًا".
لاختبار هذا الاحتمال ، درس فراه وزملاؤه المجرات الإهليلجية ، التي تحتوي على ثقوب سوداء بملايين أو بلايين المرات من كتلة الشمس في مراكزها. ركزوا على المجرات التي تحتوي على القليل من الغاز أو الغبار العائم بين نجومها ، مما يوفر خزانًا من المواد التي يمكن للثقب الأسود المركزي أن يتغذى عليها. لا يُتوقع أن تتغير مثل هذه الثقوب السوداء كثيرًا على مدار التاريخ الكوني.
ومع ذلك ، من خلال تحليل خصائص المجسمات الإهليلجية على مدى 9 مليارات سنة تقريبًا ، رأى الفريق أن الثقوب السوداء في الكون المبكر كانت أصغر كثيرًا بالنسبة لمجرتها المضيفة من تلك الموجودة في الكون الحديث ، مما يشير إلى أنها نمت بمعامل من سبعة إلى 10 مرات في الكتلة ، أفاد فراه وزملاؤه هذا الشهر في مجلة الفيزياء الفلكية.
يقول فراه إن حقيقة أن الثقوب السوداء تضخم بينما المجرات لم تكن كذلك هي المفتاح. إذا كانت الثقوب السوداء قد نمت من خلال التغذي على الغاز والغبار القريبين ، فمن المفترض أن تكون هذه المادة قد ولّدت أيضًا العديد من النجوم الجديدة في أجزاء من المجرة بعيدة عن الثقب الأسود. ولكن إذا تم إنشاء الثقوب السوداء من الطاقة المظلمة ، فإنها سوف تتفاعل مع التغيرات في حجم الكون بالطريقة التي لاحظها الباحثون في مراكز المجرات الإهليلجية ، كما أفاد فريق فراه هذا الأسبوع أيضًا في مجلة Astrophysical Journal Letters.
روبرت والد غير مقتنع. يتساءل كيف يمكن أن يكون الجرم السماوي من الطاقة المظلمة النقية مستقرًا. كما يقول أيضًا أن الأرقام لا يبدو أنها تتراكم: من المعروف أن الطاقة المظلمة تشكل 70٪ من كتلة طاقة الكون ، في حين أن الثقوب السوداء هي مجرد جزء بسيط من المادة العادية ، والتي تشكل أقل من 5٪ من طاقة الكون. يقول: "لا أرى كيف يمكن تصور أن مثل هذه الأشياء يمكن أن تكون ذات صلة بالطاقة المظلمة المرصودة".
يتخذ البعض الآخر موقف الانتظار والترقب. يقول عالم الكونيات جيريانت لويس من جامعة سيدني: "في الوقت الحالي ، يعد هذا احتمالًا مثيرًا للاهتمام" ، ولكن "يجب أن يكون هناك الكثير من الأدلة على الطاولة إذا كان هذا حتى مصدرًا معقولاً للطاقة المظلمة."
يوافق أفشوردي. يقول إنه إذا تم ربط الثقوب السوداء والطاقة المظلمة بهذه الطريقة ، فمن المحتمل أن يكون لها عواقب أخرى مرئية في الكون. في الوقت الحالي ، على الرغم من أنه غير متأكد مما سيكون عليه هؤلاء. ويضيف أن التحديد الدقيق لكيفية تطور المجرات بمرور الوقت هو عمل صعب ، وقد تكون هناك آليات أخرى لتنمية الثقوب السوداء لم يفكر فيها الفريق.
ومع ذلك ، فإن أفشوردي يدعم الجهود المبذولة لإعادة التفكير في الافتراضات الأساسية حول الكون. يقول: "معظم الأفكار النظرية الجديدة مرفوضة بسبب الشكوك". "ولكن إذا رفضنا كل الأفكار الجديدة فلن يتبقى أي شيء."
المصدر