تـرجمة: د. سـامح نـور drsamehnour@gmail.com
نحن في رحلة إلى قلب
ثقب أسود فائق الضخامة، النجم إم87
مهمتنا استقصاء إحدى أكثر البقاع غموضًا
في الكون
إم 87 هدف عظيم لنا لزيارته
أولاً لأنه قريب، وثانيًا لأنه نشط
إنه يتغذّى
الثقوب السوداء فائقة الضخامة
هي المحركات التي تدير الكون
الثقوب السوداء فائقة الضخامة عامل رئيسي
في مولد وحياة المجرات وأخيرًا موتها
وكلما درسناها
صارت أكثر غموضًا
إنها المفتاح الرئيسي
لأكثر ألغاز الفيزياء غير المحلولة
الفيزياء داخل الثقب الأسود فائق الضخامة
غريبة للغاية
إنها تتعدّى حدود فهمنا
قد تجمح خيالاتكم
لربما تكون أيضًا مصدر أكوان أخرى
هناك طريقة واحدة لمعرفة ذلك
أن نذهب حيث لم يذهب أحد من قبل، ونرتحل إلى قلب
النجم إم87
"كيف يعمل الكون" تـرجمة: د.سـامح نـور
نُسرع صوب إم87
مجرّة عملاقة تبعُد 55 مليون سنة ضوئية عن الأرض
يقع في قلبها ثقبٌ أسود فائق الضخامة
النجم إم87
إنه الثقب الأسود الأول والوحيد
الذي تم تصويره
نريد معرفة كيف نما إم 87 إلى تلك الضخامة
وما يقبع داخله وكيف يتحكم بالمجرّة
على بُعد 5000 سنة ضوئية من الثقب الأسود فائق الضخامة
وصلتنا أول دلالة للخطر القابع بالأمام
رأينا فجواتٍ ضخمة داخل المجرّة
خواءات بلا نجوم بعرض آلاف السنوات الضوئية
عندما نقترب، يمكننا رؤية
هذا الفناء مرصّع حول المنطقة
وكأنه الولوج إلى عرين التنين ورؤية
عظام كافة المستكشفين الذين جاؤوا قبلكم
ما هي القوّة الكارثية التي مزّقت تلك
الفجوات العملاقة في سحب الغاز المجرّيّة؟
عندما نحلق قرب عمود لامع من الطاقة
على بُعد آلاف السنوات الضوئية من النجم إم87
أبصرنا الدليل
إنه سيل مميت
من الإشعاع ينطلق عبر المجرّة
منفث
يبدو ذلك المنفث كضوء كشاف
أو شعاع من منارة
إننا نرى هذا الشيء الضخم
يتفجّر من الثقب الأسود
يفجّر الإشعاع
عندما رأيت صورة المنفث لأول مرة انذهلتُ
هل أسأت تقدير حجم
هذه الصورة، لأنه كان يوجد
هذا الشعاع الصادر الخيالي
"في 1918، الفلكي الأمريكي "هيبر كيرتيز
وصف المنافث كشعاع مستقيم غريب
بعد قرن، صور المرصد
أظهرت أنها تنبض بالطاقة
تُظهر الصور عقدًا وتجمّعات في تلك المنافث
تُظهر أنها ليست هادئة ولطيفة
بل كان هناك تاريخ عنيف داخل هذا المنفث
تلك الطاقة العنيفة تدفع
العقد على طول الآشعة
تُظهر العقد سرعة المنافث
وكأنكم تنظرون إلى قطار سريع
عربات القطار ذات نفس اللون تتغشّى في صورة واحدة مستمرّة
لكن العربات مختلفة اللون تبرز عن الأخريات
نفس الأمر مع العقد المتحرّكة على طول المنافث
بوسعنا إذًا معرفة مدى سرعة حركة المنافث
بمراقبة عقد الموادّ التي تخرج
قرب الثقب الأسود
عندما قاس الفلكيون سرعة عقدتين
حصلوا على مفاجأة كبيرة
إحداها تتحرك 2.4 ضعف سرعة الضوء
والأخرى تتحرّك أكثر من ستة أضعاف سرعة الضوء
كيف يمكن ذلك؟
رغم غرابة الفيزياء حول الثقب الأسود
فلا يحدث ذلك بالفعل أو يُسمح بحدوثه
لا يمكن أن يتحرّك شيء أسرع من سرعة الضوء
فالواضح أننا نفوّت شيئًا هنا
قد يبدو أن العُقد تخترق سرعة الضوء
لكن يتلاعب بنا الكون ليس إلا
إنها مجرّد نتاج حقيقة
أن الكثير من هذا المنفث يتجه صوبنا
يتجه مباشرة صوب المرصد على الأرض
بمعنى أنه نوع من الوهم النظري
الذي يخدع تفكيرك أنه يتحرّك أسرع
إنها خدعة بسيطة للضوء
كما تبدو الملعقة في كوب الماء منحنية
ومُحرَفة
السرعة الهائلة للمنفث
مجرد وهم نظري
من منظورنا، تبدو
أنها تتحرك صوبنا أسرع من الضوء
لكنها في الحقيقة تنطلق بسرعة كبيرة جدا
المنفثان لا يخرقان قواعد الفيزياء في الحقيقة
إنهما يندفعان قبالتنا
يتحركان بنسبة 99.999995 من سرعة الضوء
تخيّلوا الطاقات الضرورية
لدفع هذا المنفث بأكمله إلى تلك السرعة
ما الذي يمكنه إصدار طاقة تكفي لدفع المنافث
عبر المجرة قرابة سرعة الضوء؟
هناك دليل بعيد
تنطلق المنافث من
جسمٍ صغير متوهج لامع
هناك يجنّ كل شيء
إنه مركز الحدث
إنه موضع الحدث الحقيقي
حلقة من غاز وغبار بالغَي السخونة
تدور حول ثقب أسود فائق الضخامة
تسمّى القرص المزوّد
وتلمع بلايين أضعاف لمعان الشمس
لو لك مقعد أمامي قرب نجم إم87
لتحمّصت سريعًا جدًا
لكن لو كنت كائنًا سحريًا واستطعت النجاة
بأي طريقة كانت
كالواقيات الشمسية بملايين معاملات الحماية
ونظارات شمسية قوية جدًا فسترى داخله
دوامة لامعة عظيمة من الغاز تدور في ذاك الخواء المظلم
تلك الدوامة اللامعة تدور حول
الثقب الأسود فائق الضخامة
بسرعة تناهز المليوني ميلٍ في الساعة
يتولّد قدرٌ هائل من الاحتكاك
عندما تحتكّ المواد المتحرّكة بسرعة أقل مع التي تتحرّك أسرع
ذلك ما يسخّن القرص
وذلك ما يجعله يتوهّج
يعتقد العلماء أن الطاقة الهائلة
للقرص المزوّد هي مصدر المنافث
الغاز الدوّار الساخن
والغبار يولّدان حقولاً مغناطيسية قويّة
عندما يدور القرص، يحرف الحقول المغناطيسية
عند قطبي الثقب الأسود
تتنامى الطاقة
في النهاية، لا تستطيع الحقول المغناطيسية
أن تسع الطاقة لوقتٍ أطول
تُطلق المنافث وتفجّرها نحو المجرّة
حتى على مسافة سنوات ضوئية عديدة على السفينة
بوسعنا رؤية هذا الإصدار العنيف للطاقة
وكأنه أضخم عرض ألعابٍ نارية للكون
يندفع منفثان
من قطبي النجم إم87
ينطلق أحدهما بعيدًا
ويتجاوز الآخر سفينتنا مسرعًا
إننا على مسافة آمنة
لكن الأشياء الأخرى ليست آمنة
عندما تنطلق تلك المنافث من الثقب الأسود
فائق الضخامة، فلا تنطلق نحو العدم
لو ارتطم منفثٌ بسحابة غاز، فإنه يَفنيها
إنه يثقبها
وكأنه قطارٌ يخترق مسارًا جليديًا، صحيح؟
الغاز مثل الجليد
والمنافث مثل قطار الشحن الذي يجرفها
،لكن هنا
قطار الشحن يرتحل بسرعة تقارب سرعة الضوء
يُهشّم سحب الغاز
ليُضيء طريقنا نحو النجم إم87
حيث نقتفي أثر الدمار
هناك دليل لدمار مماثل عبر الكون
،في مجرة الدجاجة-أ منفثا الثقب الأسود فائق الضخامة
سبّبا دمارًا واسع المجال
بأشكال متعددة، الدجاجة-أ أشبه
بمرمى رماية كوني
ترون مسرح الجريمة، تلك الفوضى الجميلة
عندما ينطلق ذلك المنفث من نواة الدجاجة-أ
فسيلاقي سحب الغاز
في تلك النقطة، تنطلق الموجات الاهتزازية ويقوم المنفث بتمزيق
تلك المادّة
ليرسل الموجات الاهتزازية بكل اتجاه
فيصنع فوضى عارمة
من الصعب تصديق مدى الدمار الذي قد تُحدثه تلك المنافث
إنها تَثقب
ثقبًا في الغاز بعرض مئة ألف سنة ضوئية
إنه نطاق مجرّة كاملة
عندما نتجه صوب مركز
مجرة إم87، ندخل منطقة عدائية
كلما اقتربنا من الثقب الأسود فائق الضخامة
صار أخطر
كلما اقتربنا من اللب المركزي لإم87
بدأنا بالشعور به
لكن كل تلك الطاقة، كل تلك الضراوة
يغذّيها ذلك الثقب الأسود
الرياح الشديدة تبدأ بقصف السفينة
تزيح الغاز الضروري، فتخمد مولد النجوم
أيمكن أن تنتهي تلك الرياح بقتل
المجرّة والنجم إم87 ذاته؟
إننا في مهمّة لاستكشاف
الثقب الأسود فائق الضخامة، النجم إم87
علينا أولاً عبور مجرّة إم87
إنها بعرض 120 ألف سنة ضوئية
وتبدو كفطر منتفخ عملاق
إم87 وحش ولا ريب
إنها مجرة حلزونية عملاقة
ما يعني أنه كلما ارتحلتم من الأطراف نحو الداخل
فسترون كثافة أكبر وأكبر من النجوم
تحتوي تلك المجرة الشاسعة على عدّة تريليونات من النجوم
الغريب أن كلها تقريبًا نفس اللون
كما ترون
تتغطّى سماؤكم بنقاط حمراء عديدة من الضوء
أينما نظرتم
أغلب تلك النقاط من الضوء هي نجوم
صغيرة طويلة الأجل تسمّى الأقزام الحمراء
فما الذي حدث للنجوم مختلفة الألوان
التي نراها في المجرات الأخرى؟
،عندما تصنع الكثير من النجوم
تصنع الكثير من النجوم الزرقاء والحمراء
لكن لا تدوم الزرقاء طويلاً
إنها تنفجر وتتلاشى
،النجوم الحمراء، ذات الكتلة الأقل
هي ما تدوم لعدة بلايين
....من السنوات لم تصنع إم87 نجومًا
لفترة طويلة فلا تجد أغلب نجومها سوى حمراء
ندعو المجرات ذات أغلبية النجوم الحمراء
بالحمراء الميتة
فالنجوم المتبقية في تلك
المجرات الحمراء الميتة هي نجوم بعمر بلايين السنوات
وبما أنها لا تصنع نجومًا جديدة
فإن الوقت يداهم إم87
إنها مجرّة ميتة متحركة في الأساس
مجرة إم87
لم تصنع نجومًا جديدة منذ بلايين السنوات
لابدّ لشيء وأن أحدث ذلك
لابدّ وأن عمل شيء على نفاد الغاز أو تسخينه أو إزاحته
في تلك المجرات وإلا قامت
بتكوين النجوم
نعتقد أن الثقوب السوداء في مراكز
المجرّات هي مصدر تفسير ذلك
كيف استطاع النجم إم87
وَأْد تكوين النجوم قبل بلايين السنوات؟
بانطلاقنا نحو الثقب الأسود فائق الضخامة
نجد دليلاً من الرياح العاتية التي تضرب السفينة
بوسع تلك الرياح أن تكون بالغة القوّة
وبالغة السرعة، صحيح؟
أتعتقد أن الإعصار على الأرض أمر سيّء؟
عليك أن ترى بعضَا من تلك الرياح
في الفضاء، تتألف الرياح من الغاز
وبلازما بالغة السخونة
القوة التي تولّد الرياح تقع بالأمام
القرص المزوّد اللامع المحيط بالنحم إم87
لأنه بالغ السخونة
فإنه يحرّر قدرًا هائلاً من الضوء
وبوسع هذا الضوء أن يسوق الرياح
فبذلك بوسع الثقوب السوداء أن تثير الرياح
تثير الرياح بالضوء ذاته
وكلما سقطت موادٌ أكثر في ذلك القرص المزوّد
زاد حجمًا وسخونة، وزادت قوّة الرياح
التي يعصفها الثقب الأسود
نفهم أن الضوء من القرص المزوّد
يصنع الرياح
لكن هذا كل ما نعرفه
لا نعلم الكثير عن الرياح
هل تتمدّد بكل اتجاه مثل الكرة؟
أم تنتهي في منافث، ضيقة جدًا
وتتحرّك في اتجاهين مختلفين وحسب؟
قياس تأثير الرياح الآن
ليس بالسهولة التي تعتقدونها
ليس وكأنه خروجٌ في يومٍ عاصف
والقيام بإحدى تلك المهمات
يجب أن تستنتج ما يحدث مع الرياح
بدارسة الضوء المنبعث من هذا الجسم
أردنا معرفة إن كانت رياح الثقب الأسود
تنتشر كفقاعة أم ترتحل في تيارات ضيقة
فقمنا بدراسة كيف يقوم غبار الحديد من
القرص المزوّد بحجب الضوء الذي يسوق الرياح
وجد الفلكيون الإجابة عندما نظروا
في طيف آشعة الضوء السينية
وما رصدوه كان حديدًا
يمتص تلك الآشعة السينية في كل اتجاه
ينظرون إليه حول الثقب الأسود
هذا ممكن فقط
لو كان الثقب الأسود يعصف بالرياح في كل اتجاه
ما يعني أنه يعصف بالتأكيد
رياحًا كروية، والتي تمتدّ إلى تلك المجرّة
لذا بوسع تلك الثقوب السوداء حرفيًا أن تضخّم
تلك الفقاعة الكروية المتنامية
من الغاز والذي يتدفق للخارج من قلب المجرّة
تندفع تلك الرياح عبر كامل
مجرة إم87
لتنقل الحرارة والطاقة عبر كامل محيط
المجرّة
وجدنا أنها تتمدّد بعيدًا
عن الثقب الأسود برُبع
سرعة الضوء، 40 ألف ميل في الثانية
وبالنسبة لمجرّة إم87
هذه أنباء سيّئة، لأن الرياح الساخنة القوية تخمد مولد النجوم
بوسع تلك الرياح أن تزيح الغاز الذي
يصنع النجوم لذا بوسعها
أن تخمد تكوين النجوم بقوّة في المجرّة
ما يجعلها تحتضر ببطء
ويسوء الأمر أكثر
حتى تصنع المجرةُ نجومًا
تحتاج إلى الكثير من الغاز والغبار
ويجب أن يكون الغاز والغبار باردين للغاية
الرياح الساخنة من الثقب الأسود تسخّن
سحب الغاز فلا تنهار إلى نجوم
بنموّ النجم إم87
فقد قام ببطء بإخماد تكوين النجوم
عندما ينمو الثقب الأسود في مركز المجرّة
فتتولّد لديه رياحٌ أقوى وأعتى
ما يعني أنه يسوق المزيد والمزيد من المادّة
وهذا ما يجعلها مجرّة
لم تعد تدعم تكوين النجوم
لذا بوسع الثقب الأسود فائق الضخامة أن يحدّد
حدوث تكوين النجوم في المجرّة
بوسعه المساعدة في تنظيم كمية الغاز في المجرّة
وبالتالي عدد النجوم المتكوّنة
في المجرّة
رغم أن النجم إم87 صغير
مقارنة بالمجرّة الشاسعة حوله
فلا يزال يتحكّم بمضيفه
عندما تقارنونه بحجم المجرّة
التي يقبع بها، فكأننا نقارن
حبة العنب بحجم الأرض
فبالتفكير أن شيئًا صغيرًا مقارنة
بمجرّة قد يكون له هذا التأثير البالغ
على كل التاريخ الكوني
فهذا توضيح رائع لمدى قوة نشاط
الثقب الأسود
في العلاقة بين
الثقب الأسود فائق الضخامة والمادة من حوله
فإن الثقب الأسود هو المسؤول
رغم أن النجم إم87 يحسم الأمر، فإن ماضيه
وحاضره ومستقبله مرتبطة بقوّة
بمجرّته المضيفة
المشهد من سفينتنا هو فضاء لا ينتهي
هادئ ولا يتغيّر
لكن مجرّة إم87 لها ماضٍ عنيف
تاريخ من التهام المجرّات
والموت والدمار
ارتحلنا آلاف السنوات الضوئية
عبر مجرّة إم87
لكن ثقبها الأسود فائق الضخامة
ما زال بعيدًا
عن موضعنا الحالي
قد يبدو النجم إم87 صغيرًا
لكنه ضعف كتلة الشمس 6.5 بليون مرة
كيف صار بهذا الحجم؟
إحدى أكبر الألغاز التي لا نزال نحاول
فهمها هو ما الذي
يتحكّم بالمدى الذي يصل إليه حجم الثقوب السوداء بمراكز المجرات
ونعلم أنه ذات علاقة وثيقة
بأشياء مثل مدى حجم المجرّة
لدى المجرات الأكبر ثقوبٌ سوداء أكبر
لنفهم كيف صار النجم إم87 بالغ الضخامة، علينا
أن نتحرّى تاريخ مجرّته
علينا استكشاف كيف نمت مجرّة النجم إم87 المضيفة بتلك الضخامة
إم87 ضخمة
إنها مجرّة ضخمة بثقب أسود ضخم
إنها بالغة الضخامة
إنها ما ندعوه ألمع مجرّة عنقودية
وتلك المجرات العنقودية الألمع هي إحدى
أضخم المجرات في الكون المعروف
في العادة، أي مجرّة بكتلة إم87 أصغر بكثير
لكن إم87 نمت ضخمة، لماذا؟
يأتي دليلٌ كبير من نسق نجوم إم87
عندما نرتحل عبر المجرة، نرى
أن النجوم تنتشر في منطقة أضخم مئة مرة من المتوقع
فما الذي بَعثر النجوم؟
ليست المجرات ساكنة، كل مجرّة تتحرك
وأحيانًا تقترب المجرات من بعضها
وتؤثر على بعضها
التأثير طريقة مهذبة
لوصف شيء بالغ العنف
تتصادم المجرات مع المجرات الأخرى، إنها
تلتهم المجرات الأصغر أو تمزّق بعضها إربًا
إنها تضرب بعضها متحركة
وتحرف تراكيب بعضها
أحيانًا تتصادم المجرّات رأسًا لرأسٍ وتندمج
يجذب الاندماج غازًا ونجومًا جديدة
فتزيد المجرات حجمًا
التهام المجرات لبعضها شائع
لربما التهمت مجرة إم87 جاراتها
لكن كيف نعرف؟
يمكننا محاولة تمييز النجوم
التي أتت من المجرات الملتهَمة
لكن ليست طريقة مباشرة
عندما تحاولون تخطيط مجرّة بعيدة
فيتضح أن استخدام نجومها أمر بالغ الصعوبة
تتغشّى بما أمامها وخلفها
من الصعب رؤية أي
دليل على حدوث اندماج مجرّي
كلها منتظمة
وكأننا نرمي دلوًا من الماء في بركة
ونطلب بعد أن تهدأ الموجات
بفصل جزيئات الماء الآتية من
دلو الماء عن التي في البركة
إنما نرى ماءً ممتزجًا
والأمر أشبه بالنجوم في المجرّة
كيف يمكننا رصد الماء من الدلو
في ماء البركة؟
علينا رصد علامات التمزّق
كالتموّجات أو الخطوط المميّزة للرمال والطين التي رماها الاضطراب
متى تندمج المجرات، فإنها تُخلّف أيضًا أثرًا بارزًا
كالسديم الكوكبي
السدائم الكوكبية هي المنارات اللامعة التي يمكنكم بها
تعيين وتخطيط المجرّة بدقة كبيرة
يتكوّن السديم الكوكبي عندما يقوم
نجم محتضر متوسط الحجم بقذف طبقاته الخارجية
...بعد أن ينفد وقوده تلك الطبقات الخارجية من
الغاز تتمدّد لتكوّن سديمًا
في العادة على شكل خاتمٍ أو فقاعة
وترون تلك الفقاعة الخضراء المزرقة المتوهجة الجميلة
...بعيدة عن النجم إنها أكبر بكثير من النجوم
يمكنكم رصدها بسهولة
ذهب فريق لاقتفاء سديم كوكبي
في مجرّة إم87
وهم يخططون المجرّة
رصدوا 300 نقطة متوهّجة واضحة
النقاط خضراء مزرقّة، تؤكّد أنها
سدائم كوكبية
السدائم الكوكبية عظيمة
إنها تبرُز كإبر فيٍ
كوم قش كوكبي
حركات السدائم مميزة
عن النجوم في إم87
هذا يوضّح أنها تكوّنت في مجرّة أصغر عمرًا وحجمًا
ليس إم87
لأننا نرى تلك السدائم الكوكبية
فلابدّ وأن حدث خَطبٌ في تلك المجرّة الميّتة العتيقة
ما هو؟ تصادمٌ مجرّي
اكتشاف السدائم الكوكبية
يُظهر أنه في وقتٍ ما قبل بليون عامٍ
التهمت إم87 مجرّة أصغر
شردت تلك المجرّة مقتربة جدًا من إم87 الأكبر بكثير
جاذبية إم87 القوية أوقعت بالمجرّة الأصغر
وسحبتها أقرب وأقرب
يمكنكم رؤية أن تلك المجرّة تكبر
وتكبر وتكبر في السماء
وما ظلت بنفس الشكل .. عندما اقتربت المجرّة بدأت بالتشوّه
وستنحرف مجرّتكم أيضًا حتى تمتلئ السماء بأنهار من النجوم
جذبَت إم87 المجرّة الصغيرة وابتلعتها كاملة
أيمكنكم تخيّل أمر أكثر
إثارة من تصادم مجرّتين؟
التاريخ العنيف للاندماج يوضّح كيف
ازداد حجم إم87 كثيرًا
جَلَب كل حدثٍ عدّة ملايين من النجوم
أطلقَت التصادمات أيضًا قوى جذبية هائلة
لتبعثر النجوم كقُصاصات الورق
،بعد تصادمٍ كهذا
تنتشر النجوم ربما من عشرة إلى مئة مرة أكثر
مما كانت عليه آنفًا
ألقت بعض التصادمات النجوم بعيدًا
غيّرت تصادمات أخرى شكل المجرة بأكملها
لو كان الاندماج المجري عنيفًا بما يكفي
فإنه يحقن طاقة ضخمة في المجرة تُبعد النجوم جميعها عن المركز
وتجعل المجرّة أكثر ضخامة
تحوّلها بالتدريج إلى شكل بيضاوي رتيب هادئ
لدى أغلب المجرّات ثقبًا أسود فائق الضخامة
في مراكزها
حتى تلك المجرّات التي التهمتها إم87
فما الذي حدث لتلك الثقوب السوداء؟
هل اندمجت بالنجم إم87 لتزيد حجمه؟
رغم أن مجرّة إم87 بيضاوية
فإنها تدعم أيضًا حقيقة أن
لها العديد من الثقوب السوداء المندمجة، ما يفسّر
اكتساب النجم إم87 لكتلته الضخمة
،مقارنة بتاريخها العنيف
فإن مجرّة إم87 الآن هادئة نسبيًا
نعتقد أنه في الماضي
نما النجم إم87 بابتلاع ثقوب سوداء أخرى فائقة الضخامة
والتي أحضرَتها التصادمات مع المجرات الأخرى
لكننا لا نعلم يقينًا، لأن الفيزياء
تفترض أن الثقوب السوداء فائقة الضخامة لا يمكنها الاندماج قط
بالمقابل تنغلق على بعضها
في رقصة كونية للأبد
كلما اقتربنا من الثقب الأسود فائق الضخامة
نعبر بقايا
مجرّات أصغر التُهمت قبل
عشرة بلايين عام
تكشف كيف نمت مجرّة إم87 ضخمة
ربما امتلكَت أغلب تلك المجرات المستهلَكة
ثقبًا أسود فائق الضخامة خاصًا بها
لو نمت إم87 ضخمة بالتهام المجرات
فهل صار النجم إم87 بالغ الضخامة
بالتهام ثقوب سوداء أخرى فائقة الضخامة؟
عندما تندمج المجرّات، كافة نجومها وسدائمها
تندمج معًا، وأيضًا ثقوبها السوداء فائقة الضخامة
تجد بعضها في النهاية وتشق طريقها
إلى مركز المجرّة المندمَجة حديثًا
كإسقاط حجرين في بركة
فإنهما يصلان إلى القاع
سيتحرّكان نحو المركز
ويبدآن بالتحرّك أقرب لبعضهما
لكن هل يصطدم الثقبان الأسودان فائقا الضخامة في الحقيقة؟
شاهدنا اندماج ثقوب سوداء أصغر ذات كتلة شمسية
ورأينا ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة تقترب من بعضها
لكن لم نرقُبها تندمج
عندما تندمج المجرات، ينبغي أن تندمج ثقوبها السوداء فائقة الضخامة في مراكزها
الخطوة الأولى في عملية الاندماج
إنهما يغوصان في مركز
تلك المجرّة حديثة التكوين
عندما يندفعان صوب المركز المجري
يجرف الثقبان الأسودان فائقا الضخامة طريقيهما عبر حقول النجوم وسحب الغاز
لا يندفعان نحو بعضهما
يتلولبان للداخل نحو بعضهما، فيبعثران
النجوم بكل مكان، وكلما اقتربا
دارا أسرع حول بعضهما
فتصير الأمور أكثر وأكثر فوضى وجنونًا
في الفوضى العارمة، يحدث شيء غريب
يتوقف الثقبان الأسودان فائقا الضخامة عن الحركة
قرب بعضهما
هذه مشكلة، وندعوها "مشكلة الفرسخ الأخير"
ما الذي يحدث إذًا؟
لماذا يتباطآن؟
مشكلة الفرسخ الأخير
تحدث عندما تنفد المواد من ثقبين أسودين فائقي الضخامة والتي تساعدهما في الاندماج
إن لم توجد نجوم أو غاز كافيين
حتى تتفاعل معهما الثقوب السوداء
فتستغرق وقتًا أطول من عمر
الكون حتى تفقد طاقة تكفي للاندماج
لذا تتباطأ الثقوب السوداء على نحو مؤثّر
عند فرسخ الانفصال الأخير
ينحبس الثقبين الأسودين فائقي الضخامة
معًا في رقصة كونية أبدية
مقتربَين لكن منفصلَين للأبد
لكن لابدّ وأن اندمجت بعض الثقوب السوداء فائقة الضخامة
من المحتمل أن الكثير من
المجرات التي ابتلعتها إم87 بها ثقوب سوداء فائقة الضخامة
وحتى الآن في رحلتنا
لم نر الكثير من الثقوب السوداء فائقة الضخامة
واحدٌ فقط .. النجم إم87
لذا تحدث الاندماجات، لكن كيف؟
في 2019، رأينا دليلاً
NGC6240 من مجرّة تُدعى
هذه المجرّة بعينها تبدو
نتاج تصادم مجرّي عملاق
هناك تكتّلات ومجموعات من النجوم
مجموعات عشوائية في اتجاهات عشوائية
وسرعات عشوائية
مختلطة مع بعضها، ما نعتقد
أنها تشبه المجرات بعد اندماج قوي
نتاج التصادم يكشف مجموعة
من الأحداث أعقد من تصادم مجرّتين
لم نجد في مركز تلك المجرة ثقبين أسودين عملاقين، بل ثلاثة
ما يفترض وجود ثلاث مجرات
تتصادم في التاريخ الحديث
عندما بدأت تلك المجرة الحديثة بالاندماج
مع المجرة التي تحوي الزوج المتباطئ
فإنها جلبت ثقبها الأسود الثالث فائق الضخامة
يعمل هذا الثقب الأسود فائق الضخامة على اضطراب النظام
ويجعل المركز بالغ الاضطراب
جاذبية هذا الثقب الأسود الثالث فائق الضخامة تسرق
الطاقة المدارية من الزوج المتباطئ
تدفعهما أقرب لبعضهما
إنه غالبًا لص يأتي وينهب
بعضًا من الطاقة المدارية من نظام الثقبين الأسودين الثنائي
عندما يفقد الثقبان الأسودان فائقا الضخامة
الطاقة المدارية، فإنهما يتحدان في النهاية
الأمر المرجح حدوثة أن الثقب الأسود الأقل ضخامة سيُقذَف
والثقبان المتبقيان سيندمجان سريعًا
سيدوم الاندماج بالغ السرعة أجزاءً من الألف من الثانية
لكنه سيثير
انفجارًا هائلاً
عندما يندمج هذان الثقبان الأسودان العملاقان
تصدر طاقة في تلك العملية أكثر مما تصدرها مجرتنا بالكامل
على مدار بلايين السنوات
لربما اندمج النجم إم87
مع ثقوب سوداء أخرى فائقة الضخامة
.. بنفس الطريقة
ثقبٌ أسود ثالث، يساعده
في التغلب على مشكلة الفرسخ الأخير
من الممكن أن الاندماجات مع ثقوب سوداء أخرى
فائقة الضخامة قد سمحت لـ-إم87 أن يصل إلى
6.5بليون كتلة شمسية
تلاقي الثقوب السوداء فائقة الضخامة نظيرتها
عندما تقابل بعضها
نتاج الاندماج كارثي
وكلما اقتربنا من النجم إم87
تصير مهمتنا أخطر
ندخل منطقة القتل الجذبية
المحيطة بالثقب الأسود فائق الضخامة
نعلم المخاطر
أي نجوم شاردة تقترب كثيرًا
ستتمطّط وتتهشّم
وتتمزّق إربًا
لتصنع إحدى أضخم
وأسطع العروض الضوئية في الكون
كلما اقتربنا من الثقب الأسود فائق الضخامة للمجرة إم87
ندخل منطقة خطيرة، ليس لنا وحسب
بل للنجوم السيارة أيضًا
لو أوقع بها الثقب الأسود
فسيهشّمها
لكن قد يحلّ موتها إحدى
..ألغاز الثقوب السوداء فائقة الضخامة
مدى سرعة دورانها
من الصعب حساب مدى سرعة
دوران جسم أسود بلا معالم يخفيه قرص لامع
تحتاجون إلى الكثير من الصبر والقليل من الحظ
الفلك أحيانًا علمٌ انتهازي
عليكم النظر إلى المكان المناسب
في الوقت المناسب لمعرفة شيء جديد
لم نره من قبل
حديثًا، سنحت فرصة للفلكيين
عندما رصدوا وهجًا بالغ السطوع
PGC043234 في مجرة
من الصعب تفويته
كان الوهج أسطع من الشمس مئة بليون مرة
والطاقة الناتجة كانت عظيمة
لو حدثت في منتصف مجرتنا
لكانت بالغة السطوع ولرأيناها في وضح النهار
،البحث المستمر عن المستعرات العظمى
-الموت العنيف للنجوم الضخمة- رصد الوميضَ القوي
برنامج المسح الآلي للمستعرات عبارة عن شبكة من المقرابات
مصممة لرصد الأحداث القصيرة عالية الطاقة في أنحاء السماء
والمستعرات العظمى في الأساس
إن رصدَت وميضًا ساطعًا، سيعتقدون
أنه مستعر أعظم آخر
لو رأيتم وميضًا ساطعًا صادرًا من مجرة
فسيكون ذلك انطباعك الأول
لكن لم يبدُ مستعرًا أعظم على الإطلاق
لم يبدُ كوميض مستعرِ أعظم
لم يُظهر الخصائص الصحيحة
لم يتصرّف كمستعر أعظم تقليدي
لابدّ وأنه شيء آخر
لذا أرسلوا إنذارًا إلى
المجتمع الفلكي قائلين ، "هناك شيء
"رائع يحدث في تلك المنطقة من الفضاء
متى يُعلَّم حدثٌ أنه حقيقي
فتوجَّه المقرابات الأخرى إلى ذلك الحدث
أظهرت البيانات شيئًا غريبًا
،بعد الومضة الأولية
لا تزال هنالك ومضات أصغر تتكرّر
ولو قتلتَ نجمًا في مستعر أعظم
فلن يتبقى شيء يتكرّر مثل ذلك
ما يثير الاهتمام، كان يومض
وينطفئ كل 130 ثانية
استمرّت الومضات لـ450 يومًا
عندما نظر الفلكيون إلى تلك المجرة تفصيلاً
شاهدوا حدوث ذلك الحدث في المنتصف
وهنالك ثقب أسود قرابة مليون
..كتلة شمسية، وكان !إنه هو
إنه الدليل الدامغ
كان ما لاحظوه ظاهرة نادرة الحدوث
حَدَث الاضطرابِ المدّي
التقاط أحدها وقت حدوثها مباشرة
هو حلم لأي فلكي
كانت تلك مرّتنا الأولى التي نلتقط ثقبًا أسود
وقتما يلتهم نجمًا
PGC043234 في مجرة
اقترب نجمٌ للغاية
من ثقب أسود فائق الضخامة
عندما اقترب هذا النجم التعيس من الثقب الأسود
والذي كان يدور حول نفسه
والجاذبية حول هذا الثقب الأسود الوحش قوية للغاية
حيث يمكنها تمزيق النجم إربًا
جانب النجم الأقرب للثقب الأسود
يتأثر بالشدّ الجذبي نحو الثقب الأسود بقوّة أكبر
من جانب النجم البعيد، لأنه أبعد
ويعمل ذلك على مطّ النجم
فيتمزّق إلى نثائر، إنه يتمزّق
يُشَدّ ويُمَطّ
ويتمزّق حول الثقب الأسود
ويُمطّ ذلك النجم إلى ذراع عملاق طويل
ويدور وينحبس وهو يدور حول الثقب الأسود
أوقع القرص المزوّد بالنجم المتناثر
وهذا يعني أن القرص المزوّد
سيزيد من إشعاعاته، وبالأخص
الإشعاع عالي الطاقة
عندما ينطمر النجم داخل القرص المزوّد
يندلع وهجٌ إشعاعي عملاق
يُضيء الكون
بعد هذا الانفجار الأولي
تقوم نثائر النجم الدوّارة بإرسال سيل دائم من الضوء
لا تلتقط مقراباتنا هذا الإشعاع
إلا في كل دوران للقرص
الأمر أشبه برؤية شعاع من منارة كل 130 ثانية
الومضات هي النبضات الأخيرة للنجم المحتضر
وتُظهر تلك الومضات عرض
وسرعة دوران الثقب الأسود فائق الضخامة
تعلمنا أن الثقب الأسود المركزي فائق الضخامة
أعرض ثلاثمئة مرة من الأرض
لكنه يدور حول نفسه كل دقيقتين
إنه يدور عند نصف سرعة الضوء
هذا يناهز 300 مليون ميل في الساعة
لا نعلم حتى الآن سرعة دوران النجم إم87
لكننا نعلم أن القرص المزوّد يدور بسرعة
تناهز المليوني ميل في الساعة
تلك الحلقة المتوهجة، بعرض مئات السنوات الضوئية
تقع الآن أمام سفينتنا مباشرة
إنها إحدى أروع وأفتك البقاع في الكون
ونقصدها مباشرة
بعد رحلتنا الطويلة عبر المجرّة
نواجه أخيرًا الثقب الأسود العظيم فائق الضخامة في منتصفها .. النجم إم87
وهجٌ متألّق يجابهنا
هذا القرص المزوّد، حلقة من الغاز الساخن والغبار
تدور بسرعة تناهز المليوني ميلٍ في الساعة
القرص المزوّد للنجم إم87
ساطعٌ للغاية، حيث قام مقراب أفق الحدث
بتصويره من الأرض على مسافة 55 مليون سنة ضوئية
أتذكّر موضعي تمامًا
.. عندما كُشف النقاب عن تلك الصورة كنتُ أجلس مع مجموعة
"من زملائي في "مركز الفيزياء النجمية
وكنا نشاهد جميعًا المؤتمر الصحفي مباشرة
وانبهرنا متى ظهرت الصورة على الشاشة
كنتُ أجلس بالمطار
عندما رأيتُ صورة الثقب الأسود
"أوشك أن أُقلع إلى "نيويورك
تحمستُ لدرجة أني ابتعدت عن حقيبتي هناك
رؤية تلك الصورة
أزال أي مساحة للشك
الثقوب السوداء حقيقية
صورة مقراب أفق الحدث
أول صورة التقطت للثقب الأسود
أظهرت الصورة النجم إم87
يدور باتجاه عقارب الساعة
وبعرض 23.6 بليون ميل
هذا يقارب ثلاثة ملايين كرة أرضية مصطفّة
أكّدت تلك الصورة أيضًا أن للنجم إم87
..عضوية في نادي خصوصي جدًا
من الـ1% من الثقوب السوداء فائقة الضخامة التي لا تزال تتغذّى
الصورة من مقراب أفق الحدث
تخبرنا أن النجم إم87
لا يزال ينمو ويلتحم بالمواد حوله ويلتهمها
إنه يُظهر الغاز يدور حول ذلك الثقب الأسود
في طريقه نحو أن يُلتهَم
لكن هل كافة الثقوب السوداء فائقة الضخامة تستهلك المواد
بنفس طريقة النجم إم87؟
أيمكن للثقوب السوداء المختلفة
أن تلتهم بطريقة مختلفة؟
اتضح أن ذلك صحيح
بعضها يأكل بكياسة
في 2018، اكتشفنا ثقبًا أسود فائق الضخامة
يبعد عن الأرض مليون سنة ضوئية يلتهم بميعاد
لدينا هذا الثقب الأسود
الذي يبدو أنه يلتهم ثلاث مرات في اليوم
لديه ثلاث وجبات دسمة في اليوم
انفجارات قوية من الطاقة تنبض
GSN069 من المجرة
نرى توهّجات وانبعاثاتِ آشعة سينية
قادمة من مركز تلك المجرّة
تتكرّر كل تسع ساعات، ويترافق كل انفجار
مع حدثٍ جديد للطعام
هذا الثقب الأسود فائق الضخامة لا يأكل بميعادٍ وحسب
بل لديه شهيّة صحّيّة
كل وجبة يستهلكها هذا الثقب الأسود
تكافئ أربعة من قمرنا في جرعة واحدة
فما الذي يستهلكه بالضبط ذلك الثقب الأسود فائق الضخامة؟
المنافسُ الأرجح نجمٌ
نعتقد أن النجم تمزّق إربًا
وتناثر عبر القرص المزوّد
وببطء على مدار ساعات
يتنامى الاضطراب وتسقط بعض الموادّ
عندما تقوم المواد المتساقطة من
النجم بضرب الثقب الأسود فائق الضخامة
تثير انبعاثًا من الآشعة السينية
ثم يستقرّ النظام
حتى يتوهج مجددًا
ليصنع دورةَ انبعاثاتٍ من الطاقة كل تسع ساعات
ثم في 2020، فرضت ملاحظاتٌ جديدة نظرية مختلفة
لم يقع النجم في القرص المزوّد
في المقابل جذبه الثقب الأسود فائق الضخامة في مدارٍ
يقرّبه مداره من ذلك الثقب الأسود كل تسع ساعات
وفي كل مره يواجه الثقب الأسود
يُمتصّ جزءٌ من مادّته
في النهاية، سيفقد الثقب الأسود فائق الضخامة للمجرة تذكرة طعامه
لأنه أوفر حظًا من العديد من الثقوب السوداء الأخرى فائقة الضخامة
أحيانًا تقضم الثقوب السوداء جرعة بسيطة
من المادة المحيطة وتبعث
القليل من الإشعاع في المقابل
تَجشّؤْ الثقب الأسود يولّد موجات صدمية قوية تنتشر عبر الكون
رصدنا انبعاثان للطاقة كهذه
J1354+1327 في مجرة
القابعة على بُعد 800 مليون سنة ضوئية
التجشّؤات الضخمة تفترض أن الثقب الأسود فائق الضخامة
في لُب تلك المجرّة كان يتناول وجبة خفيفة
قام بأكل مجموعة من الموادّ مرة واحدة
أطلق انبعاثًا من الطاقة للخارج
ثم أولم مجددًا، ما أطلق تجشّؤًا آخر
ما الذي أحدث تلك الانبعاثات المنفصلة؟
مجرة الثقب الأسود المتجشّئ تصاحبها مجرّةٌ أصغر
سيلٌ من الغاز يربط المجرّتين
ليمدّهما بزادٍ متقطّع من الطعام
هناك مجرّة تابعة أصغر تدور حول المجرّة الأكبر
الثقب الأسود في المنتصف
ينزع سيلاً من الموادّ من تلك المجرّة الصغيرة
مجموعات المواد من المجرّة المصاحبة
J1354 تتحرّك صوب منتصف
متى تصل هناك، ينتزعها الثقب الأسود فائق الضخامة
بعض تدفقات الغاز من المجرّة المجاورة
تصل إلى مركز
المجرّة الأكبر متى يتغذّى الثقب الأسود
ثم يقذف منفثًا
J1354 عندما يقوم الثقب الأسود كالذي في
باستقبال زادِ متقطع من الطعام
تتكوّن دورة طعام
.. وتيرة واحدة يدعوها العملاء وليمة
.. تجشؤًا
.. قيلولة
الثقب الأسود فائق الضخامة الذي قصدناه، النجم إم87
لا يتجشّأ أو يَقيل
بل يُولم طول الوقت
تقع النجوم وتتمزّق
ربما مرة كل 10 آلاف أو 100 ألف سنة
حيث أن إم87 ظلّ ساطعًا لملايين السنوات
من الواضح أن لديه زادًا من الغاز غير النجوم الممزقة
يغذّي القرص المزوّد
هذا يساعد بتفسير كيف نما النجم إم87 إلى 6.5 بليون كتلة شمسية
لكن ماذا عن المستقبل؟
هل يستمرّ هذا الثقب الأسود ،فائق الضخامة في الالتهام
أم سيتضوّر حوعًا؟
لنعرف، علينا الاقتراب أكثر
عبر القرص المزوّد، لنكتشف
كيف يُشبع النجم إم87 شهيّته النهمة
،تعبر سفينتنا القرص المزوّد للنجم إم87
حلقة متّقدة من الغاز والغبار بعرض مئات السنوات الضوئية
هذا محلّ بقالة الثقب الأسود فائق الضخامة
الثقوب السوداء معروفة بامتصاص كل شيء
لكن هل ذلك صحيح؟
الثقوب السوداء لا تمتص في الواقع
إنه خطأ شائع
لا تجذب كل شيء
في الواقع، لو تحوّلَت شمسنا في الحال
،إلى ثقبٍ أسود اليوم
فستستمرّ الأرض هانئة في مدارها
لأن كل تلك الجاذبية لا تعني سوى
بمدى ضخامة وبُعد الجسم
الثقوب السوداء فائقة الضخامة مثل النجم إم87
أضخم بكثير من الثقب الأسود المعتاد ذي الكتلة الشمسية
هذا يعني أن جاذبيتها أقوى وتمتدّ بعيدًا نحو المجرّة
لتسمح للثقوب السوداء فائقة الضخامة أن تجذب الغبار
وسحب الغاز والنجوم من على بُعد بلايين الأميال
لكنها لا تبتلع كل ما تجذبه
طريقة التهام الثقوب السوداء للمادّة
ليس مباشرًا كما قد تعتقدون
تكتسب الأرض كتلة كل يوم
من الأجسام التي تسقط بها من الفضاء
لذا قد تعتقدون أن المادة
التي تسقط على الثقب الأسود
مثل النيازك التي تسقط على الأرض
يمكنها القدوم من أي اتجاه وتحطّ بأي موضع
ليس الأمر كذلك حول الثقب الأسود فائق الضخامة
أفضل طريقة للثقب الأسود لاستهلاك المادة
أن يسمّن القرص المزوّد
تنمو الأقراص المزوّدة عندما يُسحب الغاز والغبار
بجاذبية الثقب الأسود فائق الضخامة
فتتلولب للداخل وتتكوّم في حلقة
تبدأ الحلقة بالدوران بسبب مجموع الجاذبية
والقوّة الدافعة للغاز والغبار
تتسطّح المواد الدائرة إلى قرص
لا تسقط الموادّ مباشرة
بل تدور للداخل
لذا تُسرَّع إلى سرعات بالغة
أحيانًا تنتهي المادّة داخل الثقب الأسود
أحيانًا، تنتهي المادّة
بقذفها بعيدُا عن الثقب الأسود
،بينما نرتحل عبر إم87
شاهدنا منافث ورياحًا
من الثقب الأسود فائق الضخامة تقذف تلك الموادّ
نحو المجرّة
لكن ربما توجد أشياءٌ أخرى
تمنع الطعام من دخول الثقب الأسود
الثقب الأسود في منتصف
مجرّتنا درب التبانة، الذي ندعوه
نجم الرامي-أ، يبدو أنه
يبتلع العناصر أو يأكل بمعدّل بطيء للغاية
حتى نكتشف ما يمنع نجم الرامي-أ
أو الرامي-أ اختصارًا من التغذّي
درس العلماء الضوء تحت الأحمر الخارج من
الثقب الأسود فائق الضخامة
للقيام بذلك، احتاجوا إلى التحليق عاليًا في غلاف الأرض
المشكلة أن بخار الماء في غلافنا يمنع
الضوء تحت الأحمر من الفضاء من الوصول إلى السطح
صوفيا" أول مقرابِ ضوءٍ تحت الأحمر مدمج"
بجانب طائرة
رغم غرابة ذلك، فتلك منصة مستقرّة للغاية
بوسع "صوفيا" النظر إلى تلك الأجسام التي تُصدر الضوء تحت الأحمر
في الفضاء وتلاحظها جيّدًا
تركّز "صوفيا" على تركيب الغاز في
الحقول المغناطيسية القوية في منتصف درب التبانة
المقراب عالي الوضوح بوسعه تعقّب
أدقّ حبّة من الغبار
عندما تصطف كافة حبّات الغبار في سحابة بواسطة
حقل مغناطيسي
فإنها تُبعثر الضوء الواقع عليها بطريقة معيّنة
وندعو ذلك الضوء المستقطب
بوسع حبّات الغبار تخطيط الحقل المغناطيسي
المترسّخ في سحابة الغبار
التقط المقراب
الحبّات المصطفّة في نمطٍ لولبي
وكشف اتجاه حركة الحبّات
تكشف تلك الحركة سبب تَضُوّر الرامي-أ
يوجّهها الحقل المغناطيسي
في مدارٍ حول الثقب الأسود
بدل أن يسمح لها بالسقوط داخله
لذا فإنه حرفيًا يُبعد حبات الغبار عن الثقب الأسود
قامت الحقول المغناطيسية أيضًا بدفع سحب الغاز
-مصدر طعام الرامي-أ - بعيدًا عن
الثقب الأسود فائق الضخامة
هذا هو الموقف الآن، لكن ليس بالضرورة
أن تؤول الأمور هكذا دائمًا
لأن بوسع الحقول المغناطيسية أن تغيّر الاتجاه
هناك الكثير من النفايات هناك، الغبار والغاز
والنجوم الأخرى، والتي عندما تقترب
يمكنها تغيير الحقل المغناطيسي، وقد يسمح ذلك
للغبار أن يسقط في الثقب الأسود
تغيير اتجاه الحقل المغناطيسي
يُقدّم أملاً للرامي-أ
وبوسع الحقول المغناطيسية مساعدة النجم إم87 في التغذّي
تستمرّ مهمّتنا، باتباع تلك المادّة
المندفعة نحو الثقب الأسود فائق الضخامة
اتخذنا المسار نحو أفق الحدث
الفاصل بين الكون المعروف والكون غير المعروف
حيث لا تنطبق قوانين الفيزياء بعد ذلك
تعبر سفينتنا القرص المزوّد
بالأمام، الظلام الدامس
للثقب الأسود فائق الضخامة، النجم إم87
،طبقًا لأسطورة الثقب الأسود
هنا نلاقي حتفنا، تُمزقنا الجاذبية أشلاءً
لدينا تصوّرٌ رائع لما قد يحدث
لو سقطتم داخل ثقبٍ أسود من الخيال العلمي
النظرية التي جذبت الانتباه الغالب
فكرة أن
تتمطط كالاسباغيتي متى تسقط داخل الثقب الأسود
،هذا أنا هذا ثقبٌ أسود
يشدّ قدمَيّ أكثر من رأسي
ولو كان ذلك الثقب الأسود أثقل قليلاً
من شمسنا، فهذا الاختلاف
في الشدّ كبير للغاية بحيث يمطّني
كالاسباغيتي، يمزّقني
هل يمطّني إم87 كالاسباغيتي؟
تعتمد الإجابة على نسبة كتلة الثقب الأسود وحجمه
الثقب الأسود ذو الكتلة الشمسية ذو كتلة
أربعة عشر شمسًا بعرض 26 ميلاً فقط
"هذا قرابة حجم مدينة "أوكلاهوما
تلك الكتلة الهائلة في حجم صغيرة
تصنع زيادة حادّة في القوى الجذبية المدّية
كلما اقتربت من الثقب الأسود
،مع الثقب الأسود الصغير
تتغيّر قوّة الجاذبية بسرعة كبيرة
مع المسافة، بحيث يمكن شدّ قدميك
مليون مرّة أقوى من رأسك
لكن مع الثقوب السوداء فائقة الضخامة، لا يحدث ذلك
كتلة الثقب الأسود ذي الكتلة الشمسية
متركّزة في حيّزٍ صغير
كتلة الثقب الأسود فائق الضخامة تنتشر أكثر
عبر منطقة أكبر ببليون مرة
فتزيد جاذبيته ببطء كلما اقتربت
هذا يعني أن الاقتراب من ثقبٍ أسود فائق الضخامة يبدو
أكثر كالسير أسفل منحدر
وليس القفز من جُرُف، فلن يمزقك أربًا
لدى الثقوب السوداء فائقة الضخامة سمعة سيّئة
تعود تلك السمعة السيئة بقوّة إلى
الثقوب السوداء ذات الكتلة الشمسية التي تمزّق الأشياء إربًا
الجميل بخصوص الثقوب السوداء فائقة الضخامة
أن ما يسمّى بالقوى المدّيّة أضعف بكثير
فسأكون بخير وأتمكّن من معاينة
هذا المشهد الغريب حول الثقب الأسود
بانحناء شكل الضوء القادم من الأجسام البعيدة
لذا يمكننا الاقتراب من النجم إم87 بأمان
متى نصل هناك، نرى أمامنا مشهدًا مذهلاً
يقوم الثقب الأسود فائق الضخامة بتشويه الضوء حوله
بعيدًا عن الثقب الأسود
ليس هذا التشويه قويًا، لكن كلما اقترب
الضوء من الثقب الأسود
اشتدّ تشويهه، والضوء النجمي
حول الثقب الأسود يصير غريبًا للغاية
يتمطّط إلى .. إلى حلقات وأقواس
يمكننا حتى رؤية الأشياء المخبّأة وراء
الثقب الأسود فائق الضخامة
لرأيت مثلاً المجرّة بالخلف تبدو
ملتوية تمامًا في الشكل
لأن الضوء ملتوٍ حول الثقب الأسود
بوسع الثقوب السوداء أن تحني الضوء فيخرج من رأسي
ويذهب حوله ثم يعود في الجانب الآخر
فيمكنني من حيث المبدأ استخدام الثقب الأسود
كمرآة وأنا أحلق
لنفهم ما يجري حول الثقب الأسود
علينا أن نفهم الجاذبية، ولغة الجاذبية
هي لغة الزمكان
الزمكان يربط الكونَ بأكمله
لو أمكننا ارتداء نظارات خاصة بالزمكان
لرأينا النجوم
والكواكب والمجرات تطفو على شبكة من الزمكان
لدى تلك الأجسام كتلة
والكتلة تشوّه الزمكان وتحنيه
تخيلوا بهلوانًا بشبكة مسطّحة تحته
عندما يسقطون من الأرجوحة إلى تلك الشبكة
تتشوّه الشبكة .. تُكوّن نقرة
حيث يسقط البهلوان تمامًا
البهلوان مثل الثقب الأسود
والشبكة مثل نسيج الزمكان
ويتشوّه بسبب الكتلة داخله
هذا التشوّه في شبكة الزمكان
من الأجسام ذات الكتلة يسمّى الجاذبية
كلما زادت كتلتك
زادت جاذبيتك، لأنك
تحرف وتمطّ الزمكان أكثر
البهلوان قد يحني الشبكة قليلاً
لكن مئة بهلوان
سيحنون الشبكة كثيرًا، وبالتوفيق
في محاولة السير عبرها
الجاذبية الهائلة للنجم إم87 تحني المكان، فتدفع الضوء
ليرتحل عبر منحنيات
لكن ما الذي يفعله ،للجزء الثاني من المعادلة
الزمان؟
أدرك "آينشتاين" أن الزمان يمرّ
قرب الثقب الأسود أبطأ من الأرض
هذه عملية تُدعَى التمدد الثقالي للزمن
بمشاهدتها من بعيد، تبدو سفينتنا وكأنها ترتحل بالحركة البطيئة
لكن ما الذي نراه على متن المركبة
ونحن نقترب من النجم إم87؟
ستدرك تقدّم الزمان طبيعيًا
ستنظر إلى ساعتك، ويدك الأخرى
ستذهب حول تلك القرص كالطبيعي
لكن بالنسبة للمراقب الخارجي
تلك الدقيقة الواحدة في ساعتك قد تستغرق ملايين
وحتى بلايين السنوات
لو أجريتُ محادثة في تطبيق "زوم" مع والدتي
في المنزل، ورغم أني أتكلم طبيعيًا، فستسمعني
مـــرحـــــبـــــًا أمـــــــــــي
وليس هذا توهّمًا
وقتي يسير أبطأ
،فعندما أعود للمنزل ستتعجّب قائلة "أهلا، تبدو
"جيّدًا، تبدو فتيًّا
تقدّمت عمرًا أقل منها لمرور الوقت أبطأ هناك
،في اقترابنا الأخير نحو النجم إم87
نصل إلى مرحلة حاسمة
نحن الآن في أعمق مدار مستقرّ
لو تعمّقنا أكثر فلن نخرج أبدًا
لديكم خياران
،إما أن تفرّون نحو الأمان أو تسقطون داخل الثقب الأسود
حسنٌ، اختيار سهل
فصلنا المسبار ليقترب من الثقب الأسود وحده
قد تعتقدون أن أفق الحدث سطح
الثقب الأسود، لكن هذا اعتقادٌ خاطئ
لا يوجد شيء هنالك
إنها مجرّد المسافة من المنتصف
حيث سرعة الإفلات هي سرعة الضوء
لأنه لا يرتحل شئ أسرع من الضوء
فلا يمكن لشيء الإفلات من الثقب الأسود
تخيّلوا أفق الحدث كشلال
لو تخيلتم جريان الماء فوق الشلال
لو كنت سمكة، فبوسعك السباحة
قرب تلك الحافة وتستطيع الهرب
لكن لو تعمّقت كثيرًا
فستصل نقطة اللاعودة، وتمضي للأبد
،عند أفق الحدث
يتحرّك الماء أسرع من قدرة السمكة على السباحة
أو من قدرة مسبارنا على المدار
فيحمله الشلال، أو الجاذبية
نحو الثقب الأسود
لكن ماذا عن الضوء حولهما؟
تخيّلوا سمكة تسبح فوق
شلال تحمل كشافًا
تخيّلوا أنها سمكة فضائية
،عند الثقب الأسود
لو جاوزت السمكة أفق الحدث
فلن تُبتلع السمكة والكشاف وحسب
لكن ضوء الكشاف أيضًا
لن يرجع شيء
الضوء والمواد والأبقار والفيلة التي تتجاوز
أفق الحدث لن تستطيع الخروج مطلقًا
إنها رحلة ذهابٍ فقط
رحلة ذهاب فقط نحو أفق الحدث
بالرجوع إلى السفينة، لا نرى
دخول المسبار إلى الثقب الأسود فائق الضخامة
بالمقابل، من منظورنا
يتباطأ المسبار أكثر فأكثر فأكثر فأكثر
حتى يبدو وكأن الزمن قد توقفّ للمسبار
جمّدته الجاذبية الهائلة للنجم إم87
يبدو المسبار عالقًا، ملتصقًا بالسطح
لكن هذا من منظورنا وحسب
في الواقع، عبر المسبار
أفق الحدث إلى داخل الثقب الأسود
لو كان الأمر وحسب بتلك السهولة
النظريتان الرائدتان في تفسير كيف يعمل الكون
لا تعملان في أفق الحدث
تفترض النسبية العامة أن المسبار يدخل
الثقب الأسود
لكن تضع مكيانيكا الكمّ بعض العراقيل
طبقًا لبعض النظريات المتأصّلة في ميكانيا الكمّ
يوجد ما يُدعى الجدار الناري
جدارٌ من الطاقات الكمّية تمنع الموادّ من
اختراق أفق الحدث
السؤال هو ماذا يحدث
لأيّ ما يحاول عبور
أفق الحدث، ويتحدّى أعظم
عقول الفيزياء
هل يدخل مسبارنا الثقب الأسود فائق الضخامة؟
أم يتهشّم محترقًا في جدار النار؟
،يقترب مسبارنا من أفق حدث النجم إم87
لكن ثمّة مشلكة
النظريتان الرائدتان اللتان تفسّران طريقة عمل الكون
لا تتوافقان عما يحدث تاليًا
تفترض أحدهما أن المسبار يعبر دون أذى
والأخرى تفترض أن ذلك مستحيل
تفترض أن المسبار يضرب
حاجزًا منيعًا يسمّى الجدار الناري
كيف يكون لنفس الحدث نتيجتين مختلفتين؟
هناك لغز محيّر الآن
حيثما تتلاقى النسبية العامة مع ميكانيكا الكم
تسمّى مفارقة معلومات الثقب الأسود
لدينا الآن موقف فصامي
في الفيزياء، حيث توجد
نظريتان لا تتلاقيان
"النظرية النسبية لـ"آينشتاين تفسّر الأجسام الكبيرة
نظرية المجال الكمّي تفسّر كافة الجسيمات الصغيرة
فأيتهما صحيحة وأيتهما خاطئة؟
هذا هو اللغز
،تقول النسبية العامة
نظريًا، عبور أفق الحدث ليس بالأمر العُضال
لو عبرت أفق الحدث
لن تلاحظ اختلافًا
بوسعك في الواقع عبور أفق حدث
الثقب الأسود مثل النجم إم87 في سفينتك
دون أن تدرك أن شيئًا قد تغيّر
وستنجرف للداخل بأمان
طبقًا للنسبية العامة، يعبر مسبارنا
أفق الحدث ويدخل الثقب الأسود
تراها ميكانيكا الكم مختلفة
عندما تنظر إلى المسبار
لا ترى مركبة فضائية آلية
بل ترى معلومات
لكل شيء في مستوى ميكانيكا الكم معلومات
يمكنكم تصوّر الأشياء كجسيم له شحنة
لدى الجسيمات دوران وزخم، وتلك المعلومات
بحدّ فهمنا لا يمكن تدميرها
ماذا نعني بتدميرها؟
تخيّلوا إحراق كتاب
الكلمات معلومات
باحتراق كل صفحة، تختفي الكلمات
اختفت المعلومات، لكن ليس في الواقع
لو أمكنكم تعقّب كل ما يحدث
تعقّبتم جسيمات الدخان
وأرجعتم كل شيء لوضعه
فمن ناحية المبدأ، لا تزال المعلومات متواجدة
لأنه لا يمكن تدمير المعلومات
فإن معلومات المسبار، حتى لو تشوّه
يجب أن تكون داخل الثقب الأسود فائق الضخامة
لو ظلت المعلومات التي سقطت داخل الثقب الأسود
محبوسة داخل الثقب الأسود، فلا بأس بذلك
لا يخرق ذلك الفيزياء
لكن ابتكر "ستيفن هوكينغ" مخرجًا
عندما افترض أنه بمرور الوقت
تتبخّر الثقوب السوداء ببطء، لتقلّص جسيمًا تلو الآخر
وتصدر حرارة معروفة بإشعاع هوكينغ
لا يحمل إشعاع هوكينغ أي معلومات للخارج، وإشعاع هوكينغ
يقوم في النهاية بتدمير الثقب الأسود
يتبخّر الثقب الأسود في النهاية ويتلاشى
عندما يتلاشى الثقب الأسود، كذلك
تتلاشى معلومات المسبار
هذه معضلة كبيرة لميكانيكا الكم
هل بوسع الثقب الأسود
أن يدمّر المعلومات حتى
لو افترضت ميكانيكا الكم بعدم إمكانية ذلك؟
هل مبادئ ميكانيكا الكم خاطئة؟
هذه مفارقة معلومات ميكانيكا الكم
لمحاولة منع هذا الموقف المستحيل
أتى العلماء بمخرج
شيءُ يمنع معلومات المسبار
..من ولوج الثقب الأسود
الجدار الناري
تفترض ميكانيكا الكم وجود
ضباب كمّي يسبّب وجود
حرارة عاتية تحرقك حرفيًا
بمجرّد ولوجك
لو أحرق الجدار الناري المسبار
فستبقى معلوماته في رماد السفينة
مثل الكلمات في الكتاب المحترق
فأي نظرية صحيحة؟
هل يدخل المسبار الثقب الأسود بأمان؟
أم يحترق؟
لقد قضيت الظهيرة في "كالتيك" أناقش
الناس إن كان يقع شيء بالثقب الأسود أم لا
وكانت الإجابة لا نعرف
لمعرفة الإجابة
أتى العلماء ببعض النظريات المجنونة
أحدها تسمّى التشابك الكمّي
تفترض أن المسبار داخل
وخارج الثقب الأسود في آنٍ واحد
معلوماته المحمولة بالجسيمات تظهر باستمرار
في الجانب الآخر من أفق الحدث
"و "ستيفن هوكينغ
وفرضيته الأصلية أن الثقب الأسود يفقد معلومات عبر
الحرارة، أتت بحلّ أيضًا
افترض أن لدى الثقوب السوداء شعر ناعم
علم الثقوب السوداء التقليدي يقول أنها صلعاء
نعني بذلك أنها دون معالم مطلقًا سوى كتلتها
وشحنتها ودورانها التي يمكنكم قياسها من الخارج
نظرية "هوكينغ" المحدّثة تفترض أن شعر الثقب الأسود
يتألف من جسيمات كمّية خفية
تخزّن المعلومات
الإشعاع الحراري من الثقب الأسود المتبخّر
يحمل تلك المعلومات بعيدًا عن أفق الحدث
،"لو صحّ "هوكينغ
فستهرب معلومات المسبار في النهاية
إلى الكون
مبدأ شعر الثقب الأسود
يحلّ مفارقة معلومات الثقب الأسود
لو تواجدَت، لكننا لا نعلم
إن كان للثقوب السوداء شعر أم هي صلعاء
حتى نستطيع جمع ميكانيكا الكم
والنسبية العامة عند أفق الحدث
ستظل مفارقة المعلومات مشكلة للفيزيائيين
إنها إحدى أكثر المشكلات المحيّرة
في الفيزياء، والتي لم تُحلّ بعد
أتمنّى أحدكم من يشاهد هذا
أن يصير فيزيائيًا ويحل ذلك لنا
لأن الفيزياء لم تحلها
الفشل في حل مفارقة معلومات الثقب الأسود ألقى عقبة كبيرة
أمام فهمنا لكيفية عمل كوننا
هذا طريق الفيزياء المسدود
بينما يستمرّ البحث عن حل
لنفترض أن مسبارنا شق طريقه متجاوزًا مفارقة المعلومات
يُبحر عبر أفق الحدث نحو إحدى
أعنف البقاع في الكون
لُب النجم إم87
يُدعى التفرّد
ولا توجد قواعد
لا شيء معقول
ولا يفلت شيء
عبَر مسبارنا أفق الحدث
إنها رحلة ذهاب فقط نحو
قلب الثقب الأسود فائق الضخامة، النجم إم87
أيًا ما يعبر أفق الحدث
"لا يخرج .. مثل "فيغاس
ما يحدث في الثقب الأسود يظل بالثقب الأسود
يترك المسبار الفيزياء التي نفهمها
ويدخل عالم فيزياء لا نعرفه
يتحرّك ذلك المسبار الآن أسرع من الضوء
أو يحمله الفضاء ذاته أسرع من الضوء
متى تعبر أفق حدثِ ثقبٍ أسود
يقع مستقبلك على التفرّد في مركز
الثقب الأسود، لا مفرّ من واقع
أن تلتحق في النهاية بالتفرّد
الفضاء داخل الثقب الأسود
كدوّامة دوّارة ثلاثية الأبعاد
الفضاء بالداخل يتحرّك باستمرار
هذه النسخة المرعبة لدوّامة الفرسان
المسبار الدائر ينقذف لأسفل حتى يضرب
.. منطقة أغرب في الثقب الأسود
أفق الحدث الداخلي
اعتقدتم أن الجدار الناري سيّء
لكنه ضئيل مقارنة بأفق الحدث الداخلي
الفيزيائي النظري "أندرو هاميلتون" يعتقد
أن الضوء والمادة الساقطتين
في الثقب الأسود تتراكم في تصادم هائل
في ذلك الموقع
سيكون أفق الحدث الداخلي بالغ العنف
لكنه سيكون أشبه بنقطة التقاء كونين
نقطة الالتقاء كالشلال يتهشّم
إلى رذاذ، يرتدّ بقوّة
من الصخور في قاع الشلال
داخل الثقب الأسود فائق الضخامة
يتسارع الفضاء ويصطدم بالفضاء المرتدّ
في أفق الحدث الداخلي
سيكون مكانًا لطاقة غير محدودة
إنه مكان تُلاقي فيه المواد المتساقطةّ في الثقب الأسود المواد المرتدّة
كل ما يسقط في النجم إم87 يتهشّم مع نفسه
في تحرير طاقة ضخمة
يجب أن تتحرّر تلك الطاقة لمكانٍ ما
من الممكن أن أفق الحدث الداخلي بالغ النشاط
حيث يمكن أن تُولد أكوانٌ جديدة في ذلك الفضاء
لكن السؤال هو، كيف تصنّف مولد
كون وليد جديد؟
الطاقة المتولّدة في أفق الحدث الداخلي قد تنضغط
إلى نقطة صغيرة، والتي تتفجّر فجأة
لتدبّ الحياة في الأكوان الوليدة
في انفجاراتها العظيمة الخاصة
نعلم أنه قبل أمدٍ طويل كان كوننا صغيرًا جدًا
وبالغ السخونة وبالغ الكثافة
لمن الممكن أنه وُلد في
أفق الحدث الداخلي لثقب أسود دوّار
هذه نظرية افتراضية صعبة
لكن لو صحّت
فإنها تبصّرنا في أصول
كوننا ذاته
ألدينا دليلٌ قوي
أن الثقوب السوداء تصنع أكوانًا وليدة؟ لا -
ألدينا دليلٌ قوي أنها لا تقوم بذلك؟ لا -
لو نجا المسبار في أفق الحدث الداخلي
فإنه يتّجه بعدها صوب أغرب البقاع في الكون
لُبّ الثقب الأسود فائق الضخامة
التفرّد
كلما اقترب المسبار أكثر وأكثر من التفرّد
ابتعد المسبار أكثر وأكثر عن الفيزياء المعروفة
لا نعلم ما يواجهه المسبار متى يصل إلى التفرّد
لا نعلم ما يجده
لا نعلم ما يلاقيه
لا نعلم
بمعنى آخر، هناك كثيرٌ لا نعرفه
مثل ما هو التفرّد بالضبط؟
إنه سؤال تصعب إجابته
يقول العلم التقليدي أنها نقطة بالغة الدقة
لكن لا ينطبق ذلك مع النجم إم87
المثير أنه لو كان ثقبك الأسود يدور
فلن يكون التفرّد نقطة، بل حلقة في الواقع
تقول الفيزياء أن التفرّد
بالغ الكثافة
.. نقطة من الزمان والمكان
منهارة لأقصى درجة
بها كثافة لا متناهية بحجم الصفر
،بالنسبة لكثير من العلماء تلك معضلة كبيرة
لا أحب التفرّدات
أشعر أنها تبدو غير فيزيائية
كلمة التفرّد تبدو مهولة وعلمية
لكنها مجرّد كلمة رمزية لعلمائنا لـ
"ليس لدينا دليلٌ عما نتحدّث عنه"
أين في الطبيعة نجدها متناهيات أخرى؟
إننا نتحدّث عن منطقة
بها كثافة متناهية
وحجم صغير متناهي، صفر الحجم في الأساس
كيف يتواجد ذلك؟ إني لا أراها وحسب
لا نعلم
وبصراحة، لن نعلم يقينًا
لربما يتهشم المسبار ويرتبط بالمواد
التي استهلكها النجم إم87 في بلايين السنوات
،لا ينهار إلى ذرات بل إلى بحر من الطاقة
اُمتُصّ إلى حلقة صفرية الحجم متناهية الكثافة
أو قد تتواجد احتمالية أخرى
لربما لا يُحطّم التفرّد المسبارَ مطلقًا
لربما يرتحل المسبار عبرها
ويمرّ إلى كونٍ آخر
رحلتنا إلى قلب النجم إم87
كانت جامحة
عبرنا أفق الحدث وسقطنا نحو
التفرّد
لُبّ الثقب الأسود فائق الضخامة
هل تلك نهاية رحلتنا أم مجرّد البداية؟
قد لا يكون التفرّد نقطة نهاية رحلة المسبار
لربما كان يعبر المسبار
التفرّد ويدخل إلى كونٍ جديد
لدى مسبارنا خيارٌ آخر
مهربٌ خارج النجم إم87
في كوننا، لدينا ثقوب سوداء
أجسام لو دخلتها فلن تهرب منها
من الممكن نظريًا وجود ثقوبٍ بيضاء
،أجسام لا تقدرون على دخولها إنما تهربون منها
الثقب الأبيض في الأساس هو ثقب أسود يدور بالعكس
افترض بعض الفيزيائيين أن الثقوب البيضاء
قد تتصل بتفرّدات الثقوب السوداء
تتصل بشيء يُدعى الثقب الدودي
هناك أطروحات كُتبت
تفترض وجود ثقوب دودية
حيث ما يسقط في ثقب أسود هنا يخرج من ثقب أبيض بمكانٍ آخر
تبدو طريقة عظيمة
ليفلت بها المسبار من موت محقّق، نظريًا
الثقب الدودي جسرٌ
في الزمكان بين هذين الشيئين
من السهل صنعه بالرياضيات
قد لا يتواجد في الحياة الحقيقية
ويقتات على حضارتنا برمّتها
ولا ندري به أبدًا
ذلك لأن بناء جسر
بين الثقب الأسود والثقب الأبيض
يصنع بعض العقبات
أولها، لا نعلم كيف نبنيها يقينًا
ثانيها، قد تكون غير مستقرّة وتنهار
.. على أنفسها في الحال، مالم تخترع
مادة غريبة جديدة يمكنها دعمها
المشكلة أنه يصعب الحفاظ على ذلك الجسر مفتوحًا
لا يحتمل أن يكون لها استخدام عملي لأنها غير مستقرّة
لكن لو امتلك النجم إم87 ثقبًا دوديًا مستقرًا مرتبطًا
بنقطة تفرّده، فإلى أين ينتهي مسبارنا؟
لربما لا تنتهي رحلة ذلك المسبار
،إلى التفرّد
وكافة المعلومات التي يحملها معه ربما
تستقرّ في ركنٍ بعيد من كوننا
أو ربما في كونٍ مختلف
هنالك نظرية تبدو كالخيال العلمي
قبل عقود ولكنها تُعد الآن واقعًا ممكنًا
وهي نظرية الأكوان المتوازية
لو تواجدت الأكوان المتوازية
فقد يظن البعض أن الثقب الأسود بوابة
إلى كون موازي
لو تواجدت أكوانٌ متوازية
فمن يدري أيّها ينتهي بها مسبارنا
قد يكون ذلك الكون مثل كوننا
أو قد يكون بالغ الاختلاف
لن نعرف مطلقًا مالم نتبعه
قد يسير الأمر على ما يرام
ويبحر ذلك المسبار
ويستكشف مغامرات جديدة
لا نعلم، المسبار وحده ما يعلم
الثقوب السوداء فائقة الضخامة
إحدى أغرب وأروع الأجسام في الكون
منذ أن تنبّأت النظرية النسبية لـ"آينشتاين" بالثقوب السوداء قبل قرن
كنا نحاول فهم طريقة عملها
صورة النجم إم87 أكّدت نظريات عديدة
لكن ما زال هناك الكثير لنعرفه عن مولد
وحياة وموت تلك الأجسام الرائعة
والمزيد لتجعلنا مبهورين
هذا هو المجهول التام
هذا هو "الغرب الجامح" الحقيقي
إنه حدود معرفة الإنسان
أهتمّ بالثقوب السوداء فائقة الضخامة
أولاً وقبل كل شيء لأنها رائعة
إنها تثير طفولتي
وخيالي وذهولي
الثقوب السودء فائقة الضخامة تقدّم لنا
نافذة فريدة عن كيفية عمل قوانين الفيزياء
خصوصًا قوانين الفيزياء في أنظمة متطرّفة بعيدة للغاية
عن أي شئ يمكننا تصوّره هنا على الأرض
الثقوب السوداء فائقة الضخامة تتوارى في قلب
كل مجرّة كبيرة نعرفها تقريبًا
لذا بطريقة ما، أمامنا طريق طويل
في مراقبة الثقوب السوداء فائقة الضخامة
لو أمكنني طلب خدمة خاصة
أُجاب عليها قبل موتي
فلا أريد سوى قضاء بضع
ساعات أدور حول الثقب الأسود العملاق في منتصف المجرة .. بأي طريقة
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com