قد يكون هناك تفسير أخيرًا لفئة مفقودة من الثقوب السوداء
حوّلت علم فلك الموجات الثقالية تجمعات الثقوب السوداء إلى شيء يمكن قياسه بدلًا من أن يكون نظريًا فحسب. ومع وجود مئات الرصدات المسجلة الآن، يستطيع الفلكيون مقارنة كتل الثقوب السوداء المتصادمة بالتنبؤات الراسخة حول كيفية موت النجوم الضخمة. ومن أكثر الألغاز استمرارًا ما يُسمى بالفجوة المحظورة: نطاق من كتل الثقوب السوداء النجمية قالت النظرية إنه ينبغي أن يتعطل بسبب نوع شديد من المستعرات العظمى. وتشير أبحاث جديدة أبرزها موقع Universe Today إلى أن الدليل على تلك الفجوة أصبح أصعب على التجاهل.
تشير المادة المصدرية المقدمة إلى عمل قادته جامعة موناش يذهب إلى أن الثقوب السوداء النجمية التي تتجاوز نحو 45 كتلة شمسية نادرة بصورة غير معتادة في سجل الموجات الثقالية. ويتوافق هذا النمط مع فكرة أن النجوم ضمن نطاق كتلي معين لا تنهار بهدوء إلى ثقوب سوداء على الإطلاق، بل يمكن تدميرها في مستعرات عظمى لعدم استقرار الأزواج تكون عنيفة إلى درجة لا تترك شيئًا خلفها.
لماذا تهم الفجوة
الأمر ليس مجرد مسألة إحصاء. فكتل الثقوب السوداء تمثل سجلًا للتطور النجمي. وإذا غاب شريط واسع من الكتل، فهذا يعني أن شيئًا مهمًا حدث خلال المراحل الأخيرة من حياة تلك النجوم. وتشرح المادة المصدرية الآلية الأساسية: في النجوم الأكثر ضخامة، يمكن أن تولّد الظروف القصوى أزواجًا من الإلكترون والبوزيترون من الإشعاع عالي الطاقة داخل النجم. وهذا يقلل الضغط الداخلي ويجعل النجم غير مستقر.
وبدلًا من الانهيار إلى ثقب أسود بالطريقة المعتادة، قد ينفجر النجم انفجارًا كارثيًا. وفي حالة عدم استقرار الأزواج الموصوفة في المصدر، تكون قوة الانفجار كافية لعدم ترك أي بقايا على الإطلاق. وهذا من شأنه أن ينحت تلقائيًا فجوة في توزيع كتل الثقوب السوداء.
الموجات الثقالية غيّرت معيار الأدلة
لسنوات، كانت الفجوة المحظورة مجرد توقع نظري في الأساس. ولم تكن المشكلة في تخيلها، بل في إثباتها. فالثقوب السوداء يصعب عدّها مباشرة، وحتى الأجسام الضخمة النادرة يصعب توصيفها عبر الرصد التقليدي. وقد غيّرت كواشف الموجات الثقالية ذلك عبر تحويل الاندماجات إلى نوع جديد من التعداد.
فكل رصد يوفّر تقديرات لكتل الأجسام المندمجة، ومع مرور الوقت تُنشئ هذه الرصدات صورة عن التجمع السكاني. وتقول المادة المصدرية إن هذا السجل المتنامي يشير الآن إلى ندرة الثقوب السوداء ضمن النطاق المتوقع. وإذا كان الأمر كذلك، فإن الفجوة لم تعد مجرد أثر من آثار النماذج، بل تصبح سمة تجريبية من سمات الكون.
لماذا يعد هذا محطة مهمة في نظرية النجوم
غالبًا ما يتقدم علم الفلك عبر ربط العمليات غير المرئية بالتوزيعات القابلة للقياس. وفي هذه الحالة، تتمثل العملية غير المرئية في فيزياء الانهيار والانفجار داخل النجوم شديدة الضخامة. أما النتيجة القابلة للقياس فهي عدد كتل الثقوب السوداء المرصودة عبر الموجات الثقالية وكتلها. وعندما يتطابق هذان الأمران، ترتفع الثقة ليس فقط في تفسير الفجوة، بل أيضًا في النظرية الأوسع لكيفية تطور وموت أشد النجوم تطرفًا.
كما تساعد النتيجة في تفسير سبب كون تجمع الثقوب السوداء ذا بنية وليس متصلًا على نحو متواصل. فطبيعة الكون لا تنتج كل كتلة ممكنة من البقايا بسهولة متساوية. فبعض المسارات النجمية تُقطع بسبب حالات عدم استقرار عنيفة، ويبدو أن مستعرات عدم استقرار الأزواج من أوضح الأمثلة على ذلك.
نافذة جديدة تنضج
تكمن الأهمية الأعمق لهذه القصة في السرعة التي انتقلت بها علم فلك الموجات الثقالية من أول رصد إلى الفهم الإحصائي. فما بدأ في 2015 كإثبات على إمكانية قياس تموجات الزمكان أصبح وسيلة لاختبار تطور النجوم باستخدام الثقوب السوداء نفسها بوصفها بيانات.
إذا استمرت الفجوة المحظورة في الصمود أمام سجل الاندماجات المتنامي، فسيكون ذلك علامة على التقاء مُرضٍ بين النظرية والرصد. وقد تكشف النجوم الضخمة المتوقَّع أن تختفي من دون أن تترك خلفها ثقوبًا سوداء عن نفسها أخيرًا من خلال الغياب الذي تخلقه. وفي علم الفلك، حتى الأجسام المفقودة يمكن أن تصبح اكتشافًا عندما تكون البيانات ثرية بما يكفي لإظهار أن الفراغ حقيقي.
هذه المقالة مبنية على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on universetoday.com
