نظرية جديدة تقترح أن الثقوب السوداء مصدر الطاقة المظلمة!
الكون اللي إحنا عايشين فيه دا كون واسع وعملاق لدرجة مستحيل عقلك يقدر يتخيلها، كفاية بس إني أقولك إن سرعة الضوء نفسه اللي إحنا بنفكر فيها في حياتنا على إنها فورية، بتحتاج ملايين ويمكن مليارات السنين عشان تسافر ما بين المجرات والنجوم البعيدة.
من ساعة ما اكتشف العلماء إن الكون الواسع دا كله بدأ من نقطة واحدة بيسموها الانفجار الكبير، كان الكل فاكرين إن التمدد الكوني الرهيب دا لازم في يوم سرعته هتتباطأ، وهيكون له نهاية واضحة ومحددة، هيبدأ بعدها ينكمش مرة تانية على نفسه وينهار، لحد ما ينتهي تمامًا زي ما بدأ.
لحد ما المشاهدات العلمية للمجرات البعيدة كشفت المفاجأة اللي محدش كان متوقعها، سرعة تمدد الكون في الواقع مش بتقل، بل بتزيد! ومن دون أي سبب منطقي!
سبب التسارع الضخم اللي اكتشف العلماء إنه بيحصل للمجرات البعيدة دا، كان مجهول تمامًا بالنسبة للكل، وعشان كدا اصطلحوا على تسميته بالطاقة المظلمة، لإن محدش عارف هي إيه بالضبط، وعلى مر الزمن، خرجت نظريات وأفكار كتير بتحاول تلاقي تفسير لسبب وجودها وماهيتها، وليه إحنا لحد النهاردا مش قادرين نرصدها.
لكن الجديد والمذهل بقى، إن من زمن قريب، ظهرت ورقة علمية شارك فيها عدد كبير من العلماء والباحثين على مستوى العالم، قالت حاجة مذهلة.
قالت إن الطاقة المظلمة دي مش طاقة حقيقية زي ما إحنا كنا متصورين، بل بتنشأ نتيجة عن خاصية غريبة وغامضة موجودة في الثقوب السوداء، وإن الثقوب السوداء دي نفسها مصدر الطاقة المظلمة، وهي السبب في التسارع المتزايد للكون!
طب يا ترى إزاي بقى؟ وإيه التفسير العلمي للظاهرة المذهلة دي وفق البحث الجديد دا؟
هو دا اللي هحكيلك عنه النهاردا، فحضر كوباية شايك الحلوة والنعناع، ويالا بينا.
كيف كانت بداية الكون؟
شوف يا عم، عشان تفهم كويس الاكتشاف اللي تكلم عنه العلماء دول، لازم الأول تفهم الكون بدأ إزاي.
بداية القصة كانت سنة 1927، لما العالم العظيم جورج لوميتر (Georges Lemaitre) قال حاجة مهمة أوي، بس محدش فهمها كويس إلا بعدها بفترة، قال إن الكون المتوسع بتاعنا دا كله، ممكن نتتبعه لوراء في الزمن لحد نقطة بداية واحدة، نقطة بدأ عندها الزمن والفضاء كله، بانفجار ضخم كان سبب الحياة وأصل الخلق نفسه.
بعدها بسنتين، وتحديدًا سنة 1929، وفي أثناء ما كان العالم إدوين هابل (Edwin Hubble) بيراقب المجرات البعيدة جدًا عننا في الفضاء بالتليسكوب بتاعه، اكتشف بالمصادفة حاجة كانت سبب في تغيير الطريقة اللي بنفكر بيها في الكون كله، الحاجة دي هي الانزياح الأحمر أو الـ(Red shifting) للمجرات.
الانزياح الأحمر دا كان بيأكد إن المجرات البعيدة اللي بنشوفها في السماء بالتليسكوبات، في الواقع بتتحرك لبعيد، مش ثابتة في مكانها في الفضاء زي ما الناس كانوا فاكرين لحد وقتها، وطبعًا بما إن المجرات كلها بتتحرك لبعيد، إذًا أكيد لازم يكون في نقطة مركز أو نقطة بداية بدأت المجرات والنجوم دي كلها تتحرك منها، يعني لازم يكون في نقطة مركزية هي اللي بدأ عندها الكون كله، بكل الزمن والفضاء اللي فيه، بالضبط زي ما قال جيورج لوميتر قبلها بسنتين.
ومن هنا بقى اتولدت نظرية الانفجار الكبير أو الـ(Big Bang Theory).
اقرأ أيضًا: الانفجار العظيم هل من الممكن أن يكون سبب؟ أم أنها كانت صدفة؟
نظرية نهاية الكون
وفق قوانين الفيزياء يا صديقي، وفرضيات نظرية الانفجار الكبير اللي لحد النهاردا ما زالت النموذج المعتمد اللي بيفسر نشأة الكون وبدايته، فاللي أنت بتشوفه بعيونك في السما دا كله في الواقع جه من نقطة واحدة، بيسموها نقطة تفرد أو (Singularity) كانت موجودة من 13.7 مليار سنة تقريبًا، وبتجمع جواها الكون الواسع كله اللي أنت بتشوفه لما بتبص على الفضاء.
النقطة دي بقى ممكن نسميها نقطة الصفر اللي بدأ عندها كل شيء، وكان عندها بداية الكون والمساحة والزمن نفسه، وطبعًا بما إنها كانت مجمعة جواها كل حاجة إحنا نعرفها وما نعرفهاش، وبما إنها كانت شايلة جواها القوى الفيزيائية كلها بلا استثناء، إذا فهي كتلتها كانت ضخمة جدًا لدرجة إننا مينفعش نوصفها بالأرقام، ومفيش أي حاجة نقدر نقولها عنها إلا إنها لا نهائية.
وتبعًا لقواعد الفيزياء، فبعد الانفجار الكبير ما حصل، وبعد ما الكون تمدد وتوسع على مدار مليارات السنين، المفروض إن تأثير الجاذبية كان يخلي سرعة التمدد الكوني العملاق دا تبدأ تقل شوية، تمهيدًا لإنها بعد مدة طويلة تتوقف تمامًا، وبعدين تبدأ الأجسام اللي فيه سواء كانت كواكب أو نجوم أو حتى مجرات، تنجذب لنقطة التفرد دي مرة تانية، عشان يبدأ الكون مرة تانية ينكمش.
دا النموذج التقليدي اللي العلماء كانوا فاكرين إنه هيحصل في نهاية عمر الكون وفق فهمهم، والنهاية دي كان بيطلق عليها مصطلح الانكماش الكبير أو الـ(Big Crunch)، وكانت هي النظرة المتعارف عليها علميًا لمستقبل الكون البعيد، والطريقة اللي هينتهي بيها، لحد ما بعد فترة، اكتشفوا حاجة أغرب من اللي فات كله، أذهلت الكل حرفيًا، وخلتنا نغير كل حاجة كنا فاكرين إننا نعرفها عن طريقة عمل الكون.
اقرأ أيضاً: هل كان هناك انفجار كبير آخر حدث بعد الأول؟!
تمدد الكون يواصل كشف أسراره
في أثناء ما كان علماء الفلك بيراقبوا وبيرصدوا معدل تسارع المجرات البعيدة عننا بالتليسكوبات، بدراسة الانزياح الأحمر ليها، وتحليله عشان نقدر نوصل لسرعتها، لقوا إنها في الواقع بتبعد عننا بسرعة متزايدة! ولما المسافة بيننا وبين المجرات دي بتوصل لقدر معين، هنلاقي إنها في الواقع بتبعد عننا أسرع من الضوء!
يعني سرعة تمدد الكون في الواقع مطلعتش بتقل زي ما كنا فاكرين، بل بتزيد!
لما العلماء رصدوا الظاهرة دي لأول مرة في القرن اللي فات، ومع توالي المشاهدات اللي كلها بتأكد الحقيقة، كان واضح إنهم وقع تحت أيديهم لغز جديد أغرب من أي حاجة شافوها قبل كدا، إزاي سرعة المجرات دي بتزيد؟ مش المفروض تأثير الجاذبية عليها يدفعها لإنها تقلل من سرعتها وتتباطأ مع الوقت؟! إزاي بقى الجاذبية مش مأثرة عليها؟!
لأ والأغرب بقى من دا كله كمان، إزاي ممكن المجرات دي لما بعدها عننا يتجاوز حد معين، تسافر بسرعة أكبر من الضوء؟! مش المفروض سرعة الضوء هي الثابت الكوني اللي مفيش أي حاجة تقدر تتخطاه، وفق نظرية النسبية لألبرت أينشتاين؟!
بس المفاجأة كانت مذهلة، اللي اكتشفه العلماء بعد كدا يا صديقي، إن المجرات مش بتمشي أسرع من الضوء، لأ دا إحنا اللي بنتخيل إنها بتسافر أسرع من الضوء، لكن الحقيقة إن الفضاء نفسه هو اللي بيتمدد! وتمدد المساحة دا هو اللي بيحصل حاليًا في المناطق البعيدة عننا من الكون، بسرعة أعلى من سرعة الضوء نفسها!
علاقة تمدد الكون بالطاقة المظلمة
سبب تمدد المساحة أو الفضاء دا مجهول بالنسبة لنا تمامًا لحد دلوقتي، وفي نظريات كتير حاولت تفسره لكن كلها فشلت، ومفيش أي دليل عملي مؤكد قدرنا نوصله أو نرصده ويدلنا عليه، وعشان كدا سماه العلماء بالاسم الغامض اللي إحنا كلنا نعرفه حاليًا، الطاقة المظلمة.
وعلى مر السنين، العلم حاول بالطرق كلها إنه يفسر سبب الطاقة دي وماهيتها، وأصلها إيه، لكن محدش قدر أبدًا يوصل لتفسير شافٍ ونهائي، اللي نعرفه كله إنها نوع من الجاذبية المضادة (Anti-Gravity) بتتسبب في نوع من الضغط المضاد في الفضاء، بيخليه يتمدد بسرعة عملاقة أعلى من مستوى الاستيعاب، وإنها بتشكل 68% تقريبًا من إجمالي قدر الطاقة الموجود في الكون كله!
لكن من قريب بقى، فريق من العلماء عددهم وصل لـ17 عالم فلك من 9 دول، بقيادة جامعة هاواي ومشاركة جامعات بريطانية، طلعوا بتفسير جديد للطاقة المظلمة، ممكن يحل اللغز ويكسر السر، وينهي أخيرًا أسطورة الطاقة المظلمة الغامضة اللي محدش كان عارف يحلها، والتفسير دا كان بيقول حاجة مذهلة. طب بيقول إيه بقى التفسير بتاعهم دا؟
شوف يا صديقي، معادلات الفيزياء الكمية أو ميكانيكا الكم زي ما معظم الناس تعرفها، بتفترض إن الفضاء في الواقع مش فارغ، وإنه مش فراغ زي ما إحنا متصورين، بل جواه نوع من الطاقة غير المرئية وغير المرصودة بيسموها طاقة الفراغ أو الـ(Vacuum Energy).
طاقة الفراغ دي وفق ميكانيكا الكم المفروض إنها موجودة في كل مكان في الفضاء حرفيًا، وإنها عبارة عن حقل من حقول الطاقة الأساسية الموجودة في الكون، ووفق المعادلات، فالمفروض إن الطاقة دي ليها تأثيرات مضادة للجاذبية.
اقرأ أيضاً: أول صورة حقيقية للمادة المظلمة
الثقوب السوداء قد تكون مصدر الطاقة المظلمة الغامضة
في سنة 1966، العالم السوفييتي إراست جلينر (Erast Gliner) قدر يحل معادلات أينشتاين بطريقة جديدة، أثبت بيها إن النسبية العامة ممكن تسمح بوجود أماكن أو أجسام معينة في الفضاء، تبدو للمراقب الخارجي من بره إنها عبارة عن ثقب أسود، لكنها في الواقع بتتكون بالكامل من الطاقة الفراغية أو الـ(Vacuum Energy)! وهو دا بقى التفسير اللي بيقوله العلماء الجداد دول، في الورقة البحثية الجديدة بتاعتهم.
الطاقة المظلمة في الواقع مش متوزعة على الكون كله زي ما إحنا كنا متخيلين، ومش عبارة عن حقل طاقة ممتد بعرض الفراغ، بل عبارة عن حقول طاقة محدودة وموجودة جوه حدود الثقوب السوداء العملاقة الموجودة في مراكز المجرات، وهي السبب اللي بيدفع الكون للتمدد، رغم إنها في الواقع بتجذب الأجسام اللي في محيطها ليها!
طبعًا زي ما أنت متخيل، التفسير دا كان خطير جدًا، وعدد كبير من العلماء مقدروش يتقبلوه في الأول، وكانوا شايفينه محض تخريف، أصل إيه علاقة الثقوب السوداء بالطاقة المظلمة؟ إيه علاقة أجسام جاذبيتها لا نهائية وبتجذب اللي حواليها كله لمركزها حتى الضوء، بالطاقة المظلمة المضادة للجاذبية اللي بتدفع مساحة الفضاء نفسه للتمدد؟!
بس مع الوقت، ومع دراسة أكبر للفكرة، ناس كتير منهم بدأوا يصدقوا ويقتنعوا، بل والأدهى من كدا، بدأوا يقولوا إن النظرية دي في الواقع ممكن تكون هي الحل اللي كنا مستنيينه بقالنا كتير جدًا، واللي هيقضي على لغز الطاقة المظلمة، وكمان هيلغي الحاجة لوجود نقط التفرد اللي بيفترضوا وجودها في مراكز الثقوب السوداء، واللي لحد النهاردا ما زالت مفهوم رياضي غير قابل للتفسير أو الفهم منطقيًا!
طب إزاي بقى هيقدروا يثبتوا حاجة زي دي؟
الحل يا صديقي كان يكمن في مصطلح اسمه الـ(Cosmological coupling) أو الاقتران الكوني، واللي بيوضح بيه العلماء إن كتلة الثقوب السوداء مرتبطة بتمدد الكون، وإنها في الواقع بتتمدد وحجمها بيزيد مع مرور الوقت، طرديًا مع زيادة حجم الكون نفسه ومساحته!
طب إزاي؟
علماء يكتشفون العلاقة بين الثقوب السوداء وتوسع الكون
عشان العلماء يثبتوا الفكرة المذهلة دي يا صديقي، عملوا حاجة عبقرية، اللي عملوه إنهم بصوا على الثقوب السوداء العملاقة (Super Massive Black Holes) الموجودة في مركز “المجرات الإهليجية” (Elliptical galaxies)، واللي هي عبارة عن نوع قديم جدًا من المجرات، عمره طويل جدًا لدرجة إن نشاط تكوين النجوم جواها وخلقها شبه انتهى تقريبًا، ومبقاش فيها غازات وسُدم كونية تسمح بتكونها، بمعنى إن خلاص مبقاش فيها نجوم جديدة بتتكون، والنجوم القديمة فيها شارفت على الانتهاء.
معنى كدا إن المفروض الثقوب السوداء العملاقة الموجودة في مراكز المجرات دي تكون أقل حجمًا نسبيًا من الثقوب السوداء العملاقة الموجودة في مراكز المجرات العادية النشطة اللي لسه فيها نجوم بتتكون، عشان الثقوب السوداء دي أصلًا حجمها بيزيد لما بتتغذى على النجوم الموجودة بداخل المجرة، فكل ما المجرة كان نشاطها أقل وعدد نجومها أقل، كل ما حجم الثقب الأسود العملاق في مركزها المفروض يكون أقل هو كمان، ويكون بيتمدد أبطأ بكتير.
تمام لحد كدا؟ تمام.
أهو العلماء بقى يا صديقي حسبوا كتلة الثقوب السوداء العملاقة الموجودة في مراكز المجرات الإهليجية دي، وقارنوها بكتل الثقوب السوداء العملاقة الموجودة في مراكز المجرات التانية الأحدث عمرًا نسبيًا، واللي ما زالت نشطة ومليانة بالنجوم والنشاط النجمي، عشان يشوفوا الفرق بين الحجمين هيكون قد إيه. وزي ما توقعوا بالضبط، نتيجة المقارنة دي كانت مذهلة!
الثقوب السوداء العملاقة الموجودة في قلب المجرات الإهليجية الخاملة دي، كانت أكبر من المتوقع والمفروض، بنسبة تتراوح من 7 إلى 20 مرة! ودا كان معناه حاجة واحدة بس، إن الثقوب السوداء دي بتتمدد بطريقة تانية غير استهلاك النجوم!
المذهل أكتر، إن النتائج دي كانت متناسبة بالضبط مع التوقع بتاع العلماء اللي اقترحوا النظرية، وإنه لو طبقوه على عدد المجرات الموجودة في الكون كله، سواء الإهليجية أو العادية، فهيطلع نتائج رياضية متوافقة على نحو شبه متطابق مع كمية الطاقة المظلمة المفروض تكون موجودة في الكون!
تعرف على: حقيقة الثقوب السوداء
بداية عصر جديد من الفتوحات العلمية
أنت متخيل دا معناه إيه؟!
معناه إن الثقوب السوداء دي يا صديقي مش بس ممكن تكون غير ما إحنا كنا فاكرينها، لأ دي ممكن تكون مصدر تمدد الكون كله، وتكون شايلة جواها التفسير اللي ياما حير علماء الفلك على مر عشرات السنين، لماهية الطاقة المظلمة الغامضة دي! ودا كله وهي في الوقت نفسه بردو ليها حقول جاذبية عملاقة بتجذب لمركزها كل شيء حواليها، عشان تحافظ على قواعد الكون نفسه، اللي هي المجرات، من الانهيار!
شيء مذهل ومستحيل تقدر تستوعبه وتقدره حق قدره، إلا لما تفكر فيه وتتأمله كويس!
دلوقتي، النظرية الجديدة دي بتخضع كالعادة لاختبارات ونقد من قبل الأقران، والعلماء الفيزيائيين والفلكيين بيدرسوها كويس عشان يحاولوا يلاقوا فيها أخطاء، ويختبروها بطرق جديدة ومختلفة عشان يتأكدوا من صحتها.
ولو طلعت صح فعلًا، فدا هيكون نهاية حقبة كاملة من تاريخ علم الفيزياء الكونية، وبداية عصر جديد من الفتوحات العلمية اللي عمرنا ما كنا متصورين إننا نوصلها في حياتنا أبدًا!
مصادر:
https://www.space.com/black-holes-create-dark-energy-first-evidence
* تنويه: الأفكار المذكورة في المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي الموقع.
_________________________________
لمتابعة قناة اليوتيوب لأكاديمية بالعقل نبدأ، اضغط هنا
لقراءة المزيد من المقالات، اضغط هنا
