فريق دولي وجد علماء الفيزياء الفلكية دليلاً على أن الكون يعيد تدوير الثقوب السوداء، ويدمجها لتشكل ثقوبًا أكبر. تظهر موجات الجاذبية المسجلة في السنوات الأخيرة أن بعض أثقل الثقوب السوداء داخل مجموعات النجوم تظهر علامات واضحة على أنها ثقوب سوداء من “الجيل الثاني” – وهي نتاج تصادمات سابقة – وبالتالي لا يمكن أن تكون قد نشأت من انهيار نجم ضخم.
الثقوب السوداء المستحيلة
تشرح النظرية التطورية للنجوم أنه في نهاية حياة النجوم الأكثر ضخامة، تنضغط مراكزها حتى تشكل نقطة كثيفة للغاية لدرجة أنها تؤدي إلى انحناء الزمكان إلى ما لا نهاية. هذا هو الثقب الأسود الكلاسيكي، الذي تبلغ كتلته 10 إلى 40 مرة كتلة الشمس. وهناك أيضًا ثقوب سوداء فائقة الكتلة، في وسط المجرات، تبلغ كتلتها ملايين أو مليارات من الكتل الشمسية، ويرتبط أصلها بعمليات حدثت في اللحظات الأولى لنشوء الكون.
بين هذين النقيضين تكمن فئة متنازع عليها: الثقوب السوداء التي تتراوح كتلتها بين 40 و100 كتلة شمسية. إنها أثقل من أن تولد بعد موت نجم، لكنها لا تصل إلى الأبعاد اللازمة للخروج من انهيار سحابة عملاقة من المادة. تعتبرها الفيزياء النجمية التقليدية مستحيلة، لكنها تظهر بشكل متكرر في عمليات الكشف.
يقترح علماء الفيزياء الفلكية أن هذه الثقوب السوداء الضخمة يمكن أن تتشكل عن طريق اندماج جسمين أو أكثر أصغر حجمًا وفائقة الكثافة. كانت الفكرة معقولة، لكنها تحتاج إلى دليل. وحتى وقت قريب نسبيا، لم تكن هناك طريقة للحصول عليه.
ثم جاءت أجهزة كشف موجات الجاذبية إلى مكان الحادث. تستخدم هذه الأدوات الليزر لقياس التشوه الجزئي للزمكان الناتج عن اصطدام الأجسام شديدة الكثافة. وأكد الاكتشاف الأول، في عام 2015، حدوث اندماج بين الثقوب السوداء. ومنذ ذلك الحين، أتاحت كل إشارة جديدة توصيفًا أفضل لهذه الهياكل وكشفت أن هذه الاصطدامات تحدث بشكل متكرر أكثر بكثير مما كان متصورًا سابقًا.
توقيع الجيل الثاني
حللت الدراسة، التي نشرت هذا الشهر في مجلة Nature Astronomy، قائمة عابرة لموجات الجاذبية الناتجة عن المراصد الثلاثة الرائدة في العالم. وتضمنت قاعدة البيانات 153 اكتشافًا موثوقًا لاندماجات الثقوب السوداء. من بينها، 34 منها تتوافق مع أشياء ثقيلة بشكل خاص.
ومن خلال مقارنة جميع الإشارات، حدد الفريق مجموعتين مختلفتين. وأظهرت الثقوب السوداء الأخف وزنا، التي تصل كتلتها إلى نحو 40 كتلة شمسية، دورانات صغيرة متوازية، كما هو متوقع بالنسبة للأجسام التي تولد من انهيار نجم. ولكن من نقطة معينة، أي حوالي 45 كتلة شمسية، ظهرت مجموعة مختلفة تمامًا: ثقوب سوداء أثقل، تدور بسرعة وفي اتجاهات فوضوية – وهي علامة إحصائية لا يمكن أن تنشأ إلا عندما يكون الجسم قد شارك بالفعل في اندماج سابق.
وقالت إيزوبيل إم روميرو شو، المؤلفة المشاركة في البحث، في بيان من جامعة كارديف: “هذا هو التوقيع الدقيق الذي تتوقعه إذا اندمجت الثقوب السوداء بشكل متكرر في مجموعات نجمية كثيفة”.
وحتى الآن، لم يرصد الباحثون بشكل مباشر أيًا من هذه الثقوب السوداء “المستحيلة”. وهي لا تظهر في الأشعة السينية أو في الطيف المرئي، على عكس الأشعة فائقة الكتلة. ومع ذلك، فإن اصطداماتها تهتز الزمكان، ويكشف هذا الاهتزاز عن كتل لا تستطيع الفيزياء النجمية تفسيرها.
تظهر هذه الدراسة أن أثقل الثقوب السوداء يتم بناؤها بدلا من ولادتها. وهي تنشأ من أجيال سابقة من الاصطدامات، والتي تم تجميعها في البيئات الأكثر كثافة في الكون.
ظهرت هذه القصة في الأصل في WIRED en Español وتمت ترجمتها من الإسبانية.
