بتوقيت بيروت - 2/5/2026 3:00:42 PM - GMT (+2 )
من المحتمل أن يكون الجسيم “المستحيل” النشط بشكل لا يصدق الذي ضرب الأرض في عام 2023، عبارة عن حطام من ثقب أسود بدائي متفجر تشكل أثناء الانفجار الكبير. إذا كان هذا هو الحال، فمن الممكن أن يثبت وجود الثقوب السوداء البدائية، والتي يمكن أن تساعد بعد ذلك في تفسير المادة المظلمة الأكثر غموضًا في الكون.
وكان الجسيم المعني أ النيوترينو بطاقة أكبر 100.000 مرة من طاقة الجسيمات الأعلى طاقة التي ينتجها أكبر وأقوى معجل للجسيمات في العالم، مصادم هادرون الكبير (LHC). في الواقع، كان الجسيم نشيطًا للغاية لدرجة أن العلماء ليسوا على علم بأي ظاهرة كونية طبيعية قوية بما يكفي لتكوينه.
مفتاح انفجارات الثقب الأسود هو تسرب إشعاع هوكينجوهو نوع من الإشعاع الحراري سمي على اسم الفيزيائي ستيفن هوكينج, الذي اقترح وجوده لأول مرة في عام 1974. كلما كان الثقب الأسود أكثر سخونة، كلما كان تسرب إشعاع هوكينج أسرع، وفقدان الكتلة ثم إنهاء حياته في النهاية بانفجار هائل.
المشكلة هي أنه كلما كان الثقب الأسود أكبر، كلما كان أكثر برودة، وكلما كان فقدان الإشعاع الحراري إلى المناطق المحيطة به أبطأ. وبالتالي، فحتى أصغر الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، التي تنشأ عندما تتحول النجوم الضخمة إلى مستعر أعظم في نهاية حياتها، ستستغرق حوالي 10^67 عامًا، أي أطول بكثير من عمر الكون، لتسريب ما يكفي من الإشعاع للوصول إلى هذه المرحلة الانفجارية.
ومع ذلك، افترض هوكينج أيضًا احتمال وجود نوع آخر من الثقوب السوداء، وهو نوع لم يولد من موت نجم ولكن مباشرة من تقلبات الكثافة في “البحر البدائي” للجسيمات شديدة الحرارة التي ملأت الكون خلال لحظاته الأولى بعد الانفجار الكبير. ولأن هذه الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تكون صغيرة للغاية، بكتلة تصل إلى كتلة كوكب أو حتى كويكب كبير بدلاً من 3 إلى 5 أضعاف كتلة الشمس، مثل أصغر الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، فمن الممكن أن تكون ساخنة بدرجة كافية لتسريب إشعاع هوكينج بكفاءة كافية للانفجار.
رسم توضيحي للثقب الأسود البدائي المتفجر والمنظر الذي اقترحهما لأول مرة، ستيفن هوكينج (مصدر الصورة: NASA/Robert Lea (تم الإنشاء باستخدام Canva))“كلما كان الثقب الأسود أخف وزنا، كلما كان أكثر سخونة، وكلما زاد عدد الجسيمات التي ينبعث منها”، يقول عضو الفريق أندريا ثام من جامعة ماساتشوستس أمهرست. قال في بيان. “عندما تتبخر الثقوب السوداء البدائية، فإنها تصبح أخف وزنًا وأكثر سخونة، وتنبعث منها المزيد من الإشعاع في عملية جامحة حتى الانفجار. إنه إشعاع هوكينج الذي يمكن لتلسكوباتنا اكتشافه.”
يقدر علماء الفلك الذين يقفون وراء هذا البحث أن الثقب الأسود البدائي يجب أن ينفجر بتردد يبلغ حوالي واحد كل عشر سنوات أو نحو ذلك. حتى الآن، لم يتم اكتشاف أي من هذه الانفجارات، وبالتالي، تظل الثقوب السوداء البدائية وإشعاع هوكينج نظريتين بحتتين. هذا بالطبع، ما لم يتم اكتشاف دليل على انفجار ثقب أسود بدائي من خلال نوع مختلف من الاكتشاف، والذي لم يتم فهم طبيعته الحقيقية على الفور.
الجسيم المستحيلتم اكتشاف النيوترينو ذو الطاقة المستحيلة في عام 2023 بواسطة شبكة من أجهزة كشف النيوترينو تسمى KM3NeT الموجودة في البحر الأبيض المتوسط.
وقال مايكل بيكر عضو الفريق والباحث في جامعة ماساتشوستس أمهرست: “كانت مراقبة النيوترينو عالي الطاقة حدثا مذهلا”. “لقد أعطانا نافذة جديدة على الكون. ولكن يمكننا الآن أن نكون على أعتاب التحقق التجريبي من إشعاع هوكينج، والحصول على أدلة لكل من الثقوب السوداء البدائية والجسيمات الجديدة خارج نطاق الكون. النموذج القياسي, وشرح سر المادة المظلمة.”
ومع ذلك، هناك عقبة. ولم يتم التقاط هذا الحدث بواسطة كاشف نيوترينو مماثل يسمى IceCube، يقع في أعماق جليد القطب الجنوبي. لقد كانت تلك مشكلة، لأن IceCube تم تصميمه خصيصًا لاكتشاف النيوترينوات عالية الطاقة، ومع ذلك لم يكتشف أبدًا واحدة من هذه الجسيمات التي تحتوي حتى على 1/100 من طاقة النيوترينو المستحيل.
إذا انفجر ثقب أسود بدائي مرة واحدة كل عقد من الزمن، فيجب أن يتم قصف آيس كيوب بالنيوترينوات عالية الطاقة. فأين هم؟
لدى فريق جامعة ماساتشوستس أمهرست نظرية.
مرصد النيوترينو المعروف باسم IceCube. (مصدر الصورة: بإذن من مرصد آيس كيوب نيوترينو)وقال يواكيم إجواز خوان، عضو الفريق من جامعة ماساتشوستس أمهيرست: “نعتقد أن الثقوب السوداء البدائية ذات الشحنة المظلمة – ما نسميه الثقوب السوداء البدائية شبه المتطرفة – هي الحلقة المفقودة”.
“الشحنة المظلمة” هي نسخة من القوة الكهرومغناطيسية التي نعرفها، ولكنها لا تحمل بواسطة إلكترون قياسي، ولكن بواسطة قريب أثقل بكثير، وهو جسيم افتراضي يسمى “الإلكترون المظلم”.
وقال بيكر: “هناك نماذج أخرى أبسط من الثقوب السوداء البدائية”. “إن نموذج الشحنة المظلمة الخاص بنا أكثر تعقيدًا، مما يعني أنه قد يوفر نموذجًا أكثر دقة للواقع. الأمر الرائع هو أن نرى أن نموذجنا يمكن أن يفسر هذه الظاهرة التي لا يمكن تفسيرها بأي طريقة أخرى.”
سيكون للثقب الأسود البدائي ذو الشحنة المظلمة خصائص فريدة تجعله يتصرف بشكل مختلف عن الثقب الأسود البدائي القياسي، وهذا لا يمكن أن يفسر النيوترينو المستحيل فحسب، بل يمكن أن يحل أيضًا لغز ماهية المادة المظلمة في الواقع.
لقد كانت المادة المظلمة مشكلة كبيرة لأنها، على عكس الجسيمات التي تشكل المادة القياسية، لا تتفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي، أو “الضوء”. وهذا يعني أنه على الرغم من تفوقها على الجسيمات العادية بنسبة 5 إلى 1، إلا أن المادة المظلمة غير مرئية فعليًا وغامضة تمامًا. أحد المرشحين المحتملين للمادة المظلمة هو الثقوب السوداء البدائية.
واختتم إجواز خوان حديثه قائلاً: “إذا كانت شحنتنا المظلمة المفترضة صحيحة، فإننا نعتقد أنه يمكن أن يكون هناك عدد كبير من الثقوب السوداء البدائية، وهو ما سيكون متسقًا مع الملاحظات الفيزيائية الفلكية الأخرى، ويمثل كل المادة المظلمة المفقودة في الكون”.
وتم قبول بحث الفريق للنشر في المجلة رسائل المراجعة البدنية.
إقرأ المزيد