في مركز مجرتنا درب التبانة يسكن عملاقًا. جسم ضخم للغاية بحيث لا يستطيع أي شيء الهروب من جاذبيته ، ولا حتى الضوء. في الواقع ، نعتقد أن معظم المجرات تحتوي على واحدة منها. هم بالطبع ثقوب سوداء هائلة.
الثقوب السوداء الهائلة هي النجوم التي انهارت إلى التفرد. تنبأت نظرية النسبية العامة لأينشتاين بوجودها. وهذه الثقوب السوداء محاطة بما يُعرف باسم أفق الحدث ، والذي يشبه إلى حد ما نقطة اللاعودة لأي شيء يقترب جدًا من الثقب الأسود. ولكن لم يثبت أحد بالفعل وجود أفق الحدث بعد.
يعتقد بعض المنظرين أن شيئًا آخر قد يكمن في مركز المجرات ، وهو حدث جسم ضخم للغاية غريب عن ثقب أسود فائق الكتلة. يعتقد المنظرون أن هذه الأشياء قد تجنبت بطريقة ما مصير الثقب الأسود ، ولم تنهار إلى التفرد. لن يكون لها أفق حدث ، وسيكون لها سطح صلب بدلاً من ذلك.
"إن وجهة نظرنا الكاملة هنا هي تحويل فكرة أفق الحدث إلى علم تجريبي ، ومعرفة ما إذا كانت آفاق الحدث موجودة بالفعل أم لا" - باوان كومار أستاذ الفيزياء الفلكية ، جامعة تكساس في أوستن.
عالج فريق من الباحثين في جامعة تكساس في أوستن وجامعة هارفارد المشكلة. أراد ونبين لو وباوان كومار وراميش نارايان إلقاء بعض الضوء على مشكلة أفق الحدث. تساءلوا عن جسم السطح الصلب ، وماذا سيحدث عندما تصطدم جسم مثل نجم به. نشروا نتائجهم في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
قال باوان كومار ، أستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة تكساس في أوستن ، في صحافة: "إن هدفنا الرئيسي هنا هو تحويل فكرة أفق الحدث إلى علم تجريبي ، ومعرفة ما إذا كانت آفاق الحدث موجودة بالفعل أم لا". إطلاق سراح.
نظرًا لأن الثقب الأسود عبارة عن نجم ينهار إلى تفرد ، فإنه لا يحتوي على مساحة سطحية ، وبدلاً من ذلك لديه أفق حدث. ولكن إذا تبين أن النظرية الأخرى صحيحة ، وكان للجسم سطح صلب بدلاً من أفق حدث ، فسيتم تدمير أي جسم يصطدم به. إذا تصادم النجم مع هذا السطح الصلب وأن يتم تدميره ، فإن الفريق يتصور ، ثم فإن الغاز من النجم سيغمس الجسم ويضيء بشكل ساطع لأشهر ، أو حتى سنوات.
إذا كان هذا هو الحال ، فإن الفريق يعرف ما الذي يبحث عنه. لقد عملوا أيضًا على تحديد عدد المرات التي سيحدث فيها هذا.
وقال لو في نفس البيان الصحفي: "قدرنا معدل سقوط النجوم في الثقوب السوداء الهائلة". "لكل مجرة تقريبًا واحدة. نظرنا فقط في الكتلة الأكبر ، التي تزن حوالي 100 مليون كتلة شمسية أو أكثر. هناك حوالي مليون منهم في غضون بضعة مليارات سنة ضوئية من الأرض. "
الآن هم بحاجة إلى طريقة للبحث في السماء عن هذه الأشياء ، ووجدوها في أرشيف مقراب Pan-STARRS. Pan-STARRS هو تلسكوب بطول 1.8 متر في هاواي. استكمل هذا التلسكوب مؤخرًا مسحًا لنصف نصف الكرة الشمالي للسماء. في هذا الاستطلاع ، أمضت Pan-STAARS 3.5 سنوات في البحث عن أجسام عابرة في السماء ، كائنات تضيء ثم تتلاشى. لقد بحثوا في محفوظات Pan-STARR بحثًا عن كائنات عابرة تحمل التوقيع الذي توقعوه من اصطدام النجوم بهذه الأشياء الفائقة الكتلة والسطوح الصلبة.
توقع الثلاثي أنه في الإطار الزمني الذي يبلغ 3.5 عامًا والذي تم التقاطه بواسطة استطلاع عموم STAARS ، سيحدث 10 من هذه التصادمات ويجب تمثيلها في البيانات.
"اتضح أنه كان يجب أن يكتشف أكثر من 10 منهم ، إذا كانت نظرية السطح الصلب صحيحة". - وينبين لو ، قسم الفلك ، جامعة تكساس في أوستن.
"نظرًا لمعدل النجوم التي تسقط على الثقوب السوداء وكثافة عدد الثقوب السوداء في الكون القريب ، فقد حسبنا عدد هذه المراحل العابرة التي كان يجب على Pan-STARRS اكتشافها خلال فترة تشغيل تبلغ 3.5 عامًا. لقد اتضح أنه كان يجب أن يكتشف أكثر من 10 منهم ، إذا كانت نظرية السطح الصلب صحيحة.
لم يعثر الفريق على أي من التوهجات التي توقعوا أن يروا ما إذا كانت نظرية السطح الصلب صحيحة.
"يعني عملنا أن بعض ، وربما كل ، الثقوب السوداء لها آفاق الأحداث ..." - راميش نارايان ، مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية.
ما قد يبدو وكأنه فشل ، ليس بالطبع. ليس لأينشتاين ، على أي حال. يمثل هذا اختبارًا ناجحًا آخر لنظرية آينشتاين للنسبية العامة ، ويظهر أن أفق الحدث المتوقع في نظريته يبدو موجودًا.
أما الفريق فلم يتخلوا عن الفكرة بعد. في الواقع ، وفقًا لباوان كومار ، أستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة تكساس في أوستن ، "إن دافعنا ليس كثيرًا لإثبات وجود سطح صلب ، ولكن لدفع حدود المعرفة وإيجاد دليل ملموس على أن هناك بالفعل أفق حدث حول الثقوب السوداء ".
"لقد اجتازت النسبية العامة اختبارًا نقديًا آخر." - راميش نارايان ، مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية.
وقال نارايان: "إن عملنا يعني ضمنيًا أن بعض ، وربما كل ، الثقوب السوداء لها آفاق حدث وأن هذه المادة تختفي حقًا من الكون المرئي عند سحبها إلى هذه الأجسام الغريبة ، كما توقعنا لعقود". "لقد اجتازت النسبية العامة اختبارًا نقديًا آخر."
يخطط الفريق لمواصلة البحث عن النوبات الحادة المرتبطة بنظرية السطح الصلب. كان نظرهم إلى بيانات Pan-STARRS مجرد أول صدع لها.
يأملون في تحسين اختبارهم باستخدام تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST) القادم في تشيلي. LSST عبارة عن تلسكوب مجال واسع يلتقط صورًا لسماء الليل كل 20 ثانية على مدى عشر سنوات. كل بضع ليال ، ستعطينا LSST صورة لسماء الليل المتاحة بالكامل. وهذا سيجعل دراسة الأشياء العابرة أسهل وأكثر فعالية.
المزيد من القراءة: صعود التلسكوبات الفائقة: تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير
مصادر:
- هل تقع النجوم بهدوء في الثقوب السوداء ، أم تحطم في شيء مجهول تمامًا؟
- تدعم أحداث الاضطراب النجمي وجود أفق حدث الثقب الأسود
