الإشعاع الغامض مرئيًا حول “لقمات” الثقب الأسود الصغير
مصر:إيهاب محمد زايد
لا شيء يدوم إلى الأبد، بما في ذلك الثقوب السوداء. وعلى مدى فترات طويلة جدًا من الزمن، تتبخر، كما تتبخر الأجسام الكبيرة الأخرى في الكون. وذلك بسبب إشعاع هوكينج، الذي سمي على اسم ستيفن هوكينج، الذي طور الفكرة في السبعينيات.
المشكلة هي أن إشعاع هوكينج لم يتم رصده بشكل موثوق.
يعتقد ثلاثة من الباحثين الأوروبيين أنهم وجدوا طريقة لرؤية إشعاع هوكينج. عملهم موجود في ورقة بحثية بعنوان “قياس إشعاع هوكينج من فتات الثقب الأسود في عمليات اندماج الثقب الأسود الفيزيائية الفلكية”.
لقد تم التنبؤ باندماجات الثقوب السوداء منذ فترة طويلة ولكن لم يتم ملاحظتها مطلقًا. وأظهرت النظرية أن عمليات الاندماج هذه يجب أن تطلق موجات جاذبية قوية. وأخيرًا، في عام 2015، اكتشف مرصد LIGO أول اندماج.
والآن اكتشف العلماء الكثير منها.
وفي رسالتهم البحثية الموجزة، يقول الباحثون إن عمليات الاندماج هذه هي نافذة على إشعاع هوكينج (HR). عندما تندمج الثقوب السوداء، فإنها قد تخلق ما يسمى بالثقوب السوداء “اللقمة” بحجم الكويكبات التي يتم قذفها إلى الفضاء. حجمها الصغير يجب أن يجعل الموارد البشرية الخاصة بها قابلة للاكتشاف.
ينتج HR القادم من هذه BHs الصغيرة أشعة جاما مع “بصمة” معينة من الفوتونات عالية الطاقة.
يشرح المؤلفون: “في هذه الرسالة، نستكشف النتائج الرصدية لإنتاج عدد كبير من فتات BH الصغيرة خلال حدث كارثي مثل اندماج اثنين من BHs الفيزيائيين الفلكيين”.
“كما سنبين، فإن إشعاع هوكينج الناتج عن فتات BH هذه يؤدي إلى انفجارات أشعة جاما (GRBs) التي تمتلك بصمة مميزة.”
عندما تتبخر فتات الثقب الأسود، فإنها تنبعث منها جسيمات بنمط متناظر كرويًا. وطالما أن BH المدمج الأكبر حجمًا لا يحجب رؤيتهم، فيجب أن تصل إلينا جزيئات HR. تتجاوز طاقة الفوتون الناتجة عن الانفجارات مقياس تريليون إلكترون فولت (TeV).
ويقول الباحثون إن مستوى طاقة انفجارات أشعة جاما من هذه الثقوب اللقمة يمكن اكتشافه بواسطة تلسكوبات شيرينكوف الجوية مثل مرصد أشعة جاما المائي عالي الارتفاع شيرينكوف (HAWC). يراقب HAWC الفوتونات في نطاق يتراوح من 100 GeV إلى 100 TeV.
تبقى أسئلة كثيرة. يقول المؤلفون إن لقمة BHs هذه سوف تنبعث منها أكبر قدر من الطاقة في وقت قريب من وقت تبخرها. ولكن عندما تنبعث لقمة BHs في بيئة الجاذبية الشديدة لاندماج BH، فقد يتأثر إشعاع هوكينج الخاص بها.
وينطبق الشيء نفسه إذا انبعثت اللقمات بسرعات نسبية. يمكن لهذين العاملين أن يغيرا أطيافهما قبل أن يصلا إلى كواشفنا.
هناك نقاط في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات حيث تنهار الأشياء بسبب افتقارنا إلى الفهم. ويشير المؤلفون إلى أن بعض الفيزياء الجديدة التي لم تتم ملاحظتها من قبل يمكن أن تشوه أيضًا أطياف الثقوب السوداء، مما يجعل مراقبتها صعبة.
هناك جانب آخر مثير للاهتمام حقًا لهذه الثقوب السوداء ذات حجم الكويكب. وبما أن الفيزياء في بداية الكون كانت مختلفة، فمن الممكن أنها خلقت في ذلك الوقت. إذا كانت كذلك، وإذا لم تتبخر حتى الآن، فمن الممكن أن تشكل مادة مظلمة.
“لذلك، فإن رصد إشعاع هوكينج من فتات BH يمكن أن ينيرنا ليس فقط حول إنتاج مثل هذه اللقمات، ولكن أيضًا حول فيزياء الجسيمات في الطاقات التي تتجاوز نطاق تجارب المصادم الحالية والمستقبلية، والتي تحمل بصمات من فيزياء جديدة تعتمد على التناظر الفائق، والمركبات. ديناميكيات، أو أبعاد إضافية، على سبيل المثال لا الحصر،” يكتب المؤلفون.
تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم.
