الكون يتوسع. لا أحد من ذوي الخبرة في علم الفلك أو الفيزياء يختلف مع هذه الحقيقة.
وبالمثل ، لا أحد يجادل حقًا في حقيقة أنه في مرحلة ما ، عدة بلايين من السنين في المستقبل ، سيتوسع الكون بعيد جدا– ونفاد الطاقة لمزيد من التوسع. في هذه المرحلة ، يجب أن يتغير شيء ما. من هنا يبدأ الخلاف.
هناك تجاعيد جديدة في هذه الحجة الكونية ، وهي مشوشة. بحسب دراسة جديدة من قبل عالما الكونيات دانييلا بيريز وجوستافو روميرو ، وكلاهما من المعهد الأرجنتيني للأشعة السينية ، توسع الكون وانكمش بشكل متكرر ، وكانت الثقوب السوداء الكبيرة من بين الأشياء الوحيدة التي نجت من هذه الدورات اللامتناهية من الدمار والتجديد. هذه الدورات هي جزء مما يسميه علماء الكونيات “الارتداد الكوني” المحتمل.
النموذج الرياضي للثقب الأسود النظري هو محور الدراسة التي راجعها النظراء بيريز وروميرو ، والتي نُشرت الشهر الماضي في المجلة العلمية. الفحص البدني د.
وكتبوا “نتيجتنا الرئيسية هي أن الحل يمثل ثقبًا أسود ديناميكيًا موجودًا في جميع فترات النمط الكوني المرتد”.
بعبارة أخرى ، نجا ثقب بيريز وروميرو الأسود حتى عندما تم القضاء على كل شيء من حوله حيث انهار الكون في طريقه إلى انتعاش نهائي.
هذه نتيجة مقنعة. قال لياندروس بيريفولاروبولوس Leandros Perivolaropoulos ، الفيزيائي بجامعة يوانينا باليونان والذي لم يشارك في الدراسة ، إن مسألة دور الثقب الأسود في الكون المرتد “مثيرة للاهتمام بشكل واضح” ، ويمكن اعتبار هذه الورقة محاولة أولى علاج هذا.
لكن احذر: هناك الكثير من الافتراضات في حجة بيريز وروميرو. من الممكن أنه في اللحظة التي يقفز فيها الكون من الانكماش إلى التوسع ، تختفي جميع القواعد التي توجه فهمنا للفيزياء. ربما نحاول فهم ما لا يسبر غوره.
قال بيريفولاروبولوس Perivolaropoulos: “النسبية العامة نفسها تنهار عند كل من تفرد الثقب الأسود وتفرد الارتداد الكوني”. وبالتالي ، فإن أي استنتاج يستند إلى هذا لا يمكن أن يؤخذ على محمل الجد “.
بعبارة أخرى ، في اللحظة التي ينهار فيها الكون إلى أصغر حجم له قبل ارتداده ، تتوقف الجاذبية عن العمل بشكل طبيعي. هذا ما نعنيه بالتفرد: استثناء لقوانين الفيزياء. ليس لدينا أي فكرة عن الكيفية التي سيتصرف بها الثقب الأسود عندما لا تكون القواعد سارية.
وأضاف بيريفولاروبولوس أن أساليب بيريز وروميرو “تنطوي على إمكانات كبيرة للتحسين ، بعبارة ملطفة”.
“النسبية العامة نفسها تنهار عند كل من تفرد الثقب الأسود وتفرد الارتداد الكوني. وبالتالي ، فإن أي استنتاج يستند إلى هذا لا يمكن أن يؤخذ على محمل الجد.“
– لياندروس بيريفولاروبولوس ، جامعة يوانينا
لكي نكون واضحين ، فإن الفكرة الأساسية المتمثلة في أن الكون يتوسع ويتعاقد بشكل متكرر ليست جديدة. الارتداد الكوني هو أحد النظريات الرئيسية بين علماء الكونيات الذين يدرسون أصل ومصير الكون.
في الواقع ، يعتقد فريق واحد على الأقل من العلماء أن كوننا البالغ من العمر 13.7 مليار سنة هو في نهاية أحدث مرحلة من التوسع ، و يمكن أن تبدأ في التعاقد مرة أخرى في غضون مائة مليون سنة ، في الطريق إلى انتعاش جديد في غضون بضعة مليارات ، أو حتى عشرات المليارات من السنين.
تشمل النظريات البديلة لكيفية نهاية الكون تباطؤ الكون وتجمده ، أو الانهيار على نفسه ، أو الانقسام إلى أكوان جيب مجزأة لا حصر لها. من بين جميع الخيارات ، من الواضح لماذا يثير الارتداد الكوني الكثير من الاهتمام. إنها طريقة رائعة لشرح بعض أغرب الأشياء التي نراها من حولنا في الفضاء.
لسبب واحد ، قد يساعد ذلك في تفسير لماذا ، في كون معظمه فارغ بشكل موحد ، لدينا هذه الكتل الغريبة والمبعثرة من الأشياء. المجرات. النجوم. الكواكب. الناس. المخالفات في الفضاء التي هي نتيجة ثانوية للتوسع والانكماش اللانهائي.
يمكن أن يكون للارتداد معنى أيضًا وجود ثقوب سوداء أكبر. على وجه التحديد ، فإن التنوع “الهائل” الذي هو أكبر بمليارات المرات من شمسنا ويمارس قوة جاذبية قوية على الفضاء من حولهم بحيث لا يستطيع حتى الضوء الهروب.
حتى الآن ، اكتشفنا اثنين من هذه الثقوب السوداء الضخمة باستخدام مجموعة عالمية جديدة من التلسكوبات الراديوية تسمى تلسكوب أفق الحدث. لوحظ واحد في مركز مجرتنا درب التبانة. كان الآخر رصدت في قلب ميسيه 87مجرة تبعد 54 مليون سنة ضوئية.
يحتوي الثقب الأسود على أقرب شيء إلى التفرد – استثناء لقواعد الفيزياء المقبولة – يمكننا مراقبته مباشرة باستخدام التلسكوبات. في النواة المظلمة والكثيفة بشكل مستحيل للثقب الأسود ، ينهار فهمنا للكون. كما قال Perivolaropoulos.
هناك شيء مميز حول مثل هذا الكائن الكبير والكثيف. وهذا الشيء المميز يمكن أن يساعد أكبر الثقوب السوداء على البقاء في كل مرة يرتد فيها الكون ويتم ضغط كل شيء آخر في نوع من عجينة ناعمة من المادة والطاقة.
قد يكون بقاءهم هو المفتاح. ربما ، ربما فقط ، ليس من قبيل المصادفة أن الثقوب السوداء تتحمل وتحتفظ بغرابتها الفريدة ، عندما يتقلص كل شيء حولها في التجانس. ربما تكون الثقوب السوداء أحد الأسباب التي تجعل الكون قادرًا على الارتداد إرجاع بعد إحدى تقلصاته مرة كل 30 مليار سنة أو نحو ذلك.
وفقًا لبيريز وروميرو ، هناك سبب للاعتقاد بأن الثقوب السوداء الكبيرة ، التي لا تزال سليمة بعد الارتداد الكوني ، تساعد الكون على إعادة بناء نفسه عن طريق ضخ المادة مرة أخرى إلى الفضاء وخلط المادة المتسعة حديثًا مع طاقتها.
وكتبوا: “إذا عبرت الثقوب السوداء الارتداد ، فيمكنها إنتاج اضطرابات من شأنها أن تؤدي إلى تكوين بنية وتشكيل مبكر للمجرات في مرحلة التوسع”. يمكن أن تعمل الثقوب السوداء كمحركات للخلق أو الاستجمام ، إذا صح التعبير ، فهي تساعد على تكوين المجرات والنجوم والكواكب في مجرة مرتدة.
“ربما تكون الثقوب السوداء أحد الأسباب التي تجعل الكون قادرًا على الارتداد مرة أخرى من أحد تقلصاته مرة كل 30 مليار سنة أو نحو ذلك.“
إنها فكرة جذابة. خاصة في ضوء نظرية أخرى تكتسب المصداقية (جنبًا إلى جنب مع فكرة الارتداد الكوني) بأن هناك ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة في مركز كل مجرة. لم نعثر عليهم جميعًا بعد.
لكي نكون منصفين ، فإن بيريز وروميرو ليسا أول عالمين في الكونيات يستكشفان العلاقة بين الكون المرتد والثقوب السوداء الكبيرة. برنارد كار وتيموثي كليفتون من جامعة كوين ماري بلندن ، إلى جانب آلان كولي من جامعة دالهوزي في كندا ، كتب عن ظلت الثقوب السوداء على قيد الحياة من الارتداد الكوني لسنوات حتى الآن. قال كولي لصحيفة ديلي بيست: “الحسابات التي أجريناها تشير إلى أن هذا ممكن”.
يتمثل الاختلاف في أنه ، في نموذج كولي ومؤلفيه المشاركين ، يتم تضمين الثقوب السوداء في البنية المحيطة للكون المتقلص بدلاً من احتواؤها بداخله. سيسهل هذا بقاء الثقوب السوداء على قيد الحياة ، حتى لو انهارت العناصر الموجودة داخل بنية الكون على نفسها.
في فكر بيريز وروميرو ، الثقوب السوداء هي كذلك في الداخل الهيكل. قال كولي: “إنهم ينظرون إلى نموذج مختلف قليلاً”. في هذا المفهوم للكون المرتد ، تكون الثقوب السوداء أكثر مرونة مما كان يتخيله أي شخص سابقًا – وربما تكون أكثر أهمية للتوسع الإضافي للكون.
إذا كان هناك خطر في ركن علم الكونيات الذي يشاركه بيريز وروميرو مع كولي ومؤلفيه المشاركين ، فهو أن البيانات الصعبة عن الأكوان المرتدة وتحمل الثقوب السوداء الهائلة ضعيفة جدًا. مسابير الفضاء لدينا قليلة ومتباعدة. يمكننا أن نرى فقط حتى الآن بالتلسكوبات القديمة.
لفهم الارتداد الكوني المحتمل بمساعدة الثقب الأسود بشكل أفضل ، نحتاج إلى إيجاد المزيد من الثقوب السوداء. خاصة المجرات الأكبر في مركز المجرات. نحتاج أيضًا إلى قياسات أفضل لإشعاع الخلفية للكون. يمكن أن تشير القراءة الدقيقة للإشعاع إلى دورات تمدد وانكماش.
والخبر السار هو أن هذه المشاهدات قد تصبح ممكنة قريبًا. الجديد شبكة BICEP، مجموعة من أربعة تلسكوبات راديوية قيد الإنشاء في القطب الجنوبي ، يمكن أن تعطينا قراءات إشعاعية جيدة من السنوات القليلة المقبلة. ويمكننا توقع المزيد من الصور (وحتى بعض الأفلام) للثقوب السوداء الكبيرة من Event Horizon Telescope.
إذا بدأ علماء الكونيات مثل بيريز وروميرو وكولي في العثور على الثقوب السوداء في كل مكان وأيضًا سجلوا أنماط الإشعاع المنبثقة عن الكون المرتد ، فربما يجب أن نبدأ في صنع السلام مع فكرة أن كل ما يمكننا رؤيته وتخيله هو أقل تميزًا بكثير مما كنا نعتقد سابقًا .
في الواقع ، يمكن أن نعيش في النسخة الثالثة أو المائة أو الألف من الكون بعد الارتداد المتكرر ، كل منها يغذيها جزئيًا ثقوب سوداء أكبر باستمرار.
