الثقب الأسود – أحد أكثر الأحداث غموضًا ورائعة في الفضاء السحيق – له “توأم” نظري. هذا ما نعرفه عنها.
الثقوب البيضاء، في الاتساع اللامتناهي للكون، من المحتمل أن العديد من الأشياء، إن لم يكن معظمها، تهرب تمامًا من عالم الملاحظة البشرية. يمكن لعلماء الفيزياء النظرية ، حتى أينشتاين ، أن يفعلوا الكثير فقط لإخبارنا بما قد يكون موجودًا وما قد لا يكون موجودًا. ببساطة ، هناك بعض الأشياء التي تقترح النظرية أنه لا ينبغي أن توجد ، ولكنها قد تكون موجودة في الواقع على أي حال. أحد هذه الأشياء هو المقابل النظري للثقب الأسود – الثقب الأبيض.
مقالة ذات صلة : السفر عبر الزمن نوعان ويتفق الفيزيائيون على أن أحدهما ممكن
ما هو الثقب الأبيض؟
إن أبسط طريقة لتصور الثقب الأبيض هي أن تكون في الأساس عبارة عن ثقب أسود في الاتجاه المعاكس.
الثقوب البيضاء ليست مجرد ثقوب سوداء مع وظيفة طلاء جديدة. في الواقع ، على الرغم من اسمهم ، يُعتقد أنهم يشبهون الثقوب السوداء جدًا. متطابقة تقريبًا ، حتى – توأم كوني. طاقم من رواد الفضاء يقترب من أحدهم بالكاد سيكون قادرًا على معرفة الفرق.
ومع ذلك، سيكون لرواد الفضاء “معرفة” فورية بالثقب الأبيض: لن يكون هناك بئر جاذبية هائلة تهدد بامتصاصهم عند المرور بالقرب من ثقب أبيض بعيدًا. ذلك لأنه يمكن اعتبار الثقوب السوداء والثقوب البيضاء بمثابة أضداد وظيفية لبعضها البعض.
في حين أن الثقب الأسود قد يمتص جميع المواد القريبة ويسحقها بقوة كافية لتفكيكها على المستوى الذري، فإن الثقوب البيضاء ليس لديها أي “سحب” للتحدث عنه.
إذن، ما هي الطريقة التي يعتبر بها الثقب الأبيض “عكس” الثقب الأسود؟ كل ذلك من السمات الرئيسية للثقب الأسود. على الرغم من كيفية تصوير الثقوب السوداء على أنها تمتص المادة القريبة إلى هاوية كونية ، فإن السمة المحددة لها هي امتلاك مجال جاذبية قوي جدًا بحيث لا يمكن لأي مادة أو إشعاع، ولا حتى الضوء، الهروب. لا تزال قاتمة، فقط بطريقة مختلفة.
في حالة وجود ثقب أبيض ، سيكون العكس صحيحًا – فلا شيء يمكن أن يدخل. إنها بوابة كونية لا يمكن لأي شيء أن يمر بها – لا الضوء ، لا يهم. على النقيض من ذلك ، فإن الثقب الأبيض ينبعث منه باستمرار المادة والضوء ، ولكن بينما يمكن للمادة الموجودة داخل الثقب الأبيض أن تغادر ، بمجرد خروجها لا يمكن العودة إليها.
مقالة ذات صلة : قمر زحل تيتان مشابه جدًا للأرض. الآن نحن نعرف لماذا
كيف يتكون الثقب الأبيض؟
نظرًا لأنه من المفترض أن ترتبط الثقوب البيضاء ارتباطًا وثيقًا بالثقوب السوداء ، فهناك العديد من النظريات حول كيفية تشكلها.
يمكن إرجاع الأصول النظرية للثقوب البيضاء إلى عالم الكونيات الروسي إيغور نوفيكوف ، في عام 1964. جاء نوفيكوف بفكرة الثقوب البيضاء كنوع من التوائم الكونية للثقوب السوداء كجزء من حل معادلات المجال لأينشتاين ، بناءً على عمل الفيزيائي الألماني كارل شوارزشيلد ، الذي وصف هندسة الزمكان للفضاء الفارغ المحيط بأي كتلة كروية.
تضمنت حلول شوارزشيلد لمعادلات مجال أينشتاين التنبؤ بأنه إذا تم ضغط كتلة داخل نصف قطر حرج (يسمى الآن نصف قطر شوارزشيلد) ، فإن جاذبيتها ستصبح قوية جدًا بحيث لا يمكن حتى للضوء الهروب – بمعنى آخر ، ستصبح ثقب أسود.
لكن وصف شوارتزشيلد تضمن أيضًا إمكانية وجود “توأم” نظري للثقب الأسود ، بالإضافة إلى ما نسميه الآن الثقوب الدودية – الطيات في الزمكان التي يمكن للأجسام الموجودة في الفضاء أن تمر عبرها نظريًا لتقطع مسافات كبيرة بشكل شبه فوري – بين الحدث آفاق الثقب الأسود والنسخة النظرية “السلبية” من التفرد.
في عام 1960 ، وسع عالم الرياضيات مارتن ديفيد كروسكال عمل شوارزشيلد ليشمل انعكاسًا لتفرد الثقب الأسود ، لكن نوفيكوف هو من طور هذا إلى مفهوم الثقب الأبيض.
حتى وقت قريب ، كان الفيزيائيون يتعاملون مع إمكانية وجود الثقوب البيضاء على أنها تمرين رياضي – يمكن إثبات أنها مجدية رياضيًا ، ولكن يُنظر إليها على أنها مستحيلة في “الحياة الواقعية”. أحد أسباب ذلك هو أنه لا يمكن لأحد أن يبتكر آلية لكيفية تشكلها فعليًا – يتشكل ثقب أسود عندما ينهار نجم ، ولكن عكس ذلك – ثقب أسود يتحول إلى نجم ، يبدو أنه ينتهك قوانين الانتروبيا.
مقالة ذات صلة : كيف تتشكل الكواكب؟ اليوم “المشتري الصغير” يقدم أدلة جديدة
نظرية مختلفة لتفسير هذه الظاهرة
تقترح نظرية مختلفة أن الثقوب البيضاء ليست توأمًا من الثقوب السوداء ، ولكن ما يحدث للثقب الأسود عند وفاته ، وإن كان ذلك لفترة وجيزة جدًا.
ومع ذلك ، أظهر عمل الفيزيائي ستيفن هوكينغ أن الثقوب السوداء يمكن في الواقع أن تبعث إشعاعًا حراريًا (إشعاع هوكينغ) بسبب التحويل المستمر لتقلبات الفراغ الكمومي بالقرب من الثقب الأسود إلى أزواج من الجسيمات والجسيمات المضادة. يهرب الجسيم الموجب ، بينما يسقط الجسيم المضاد السالب ، مما يتسبب في فقدان الثقب الأسود للكتلة. بمرور الوقت ، يقلل إشعاع هوكينغ من كتلة الثقوب السوداء وطاقة دورانها ويمكن نظريًا أن يتسبب في تبخر الثقب الأسود.
هذا يثير عددا من الأسئلة ، ومع ذلك. أحدها أنه إذا كان الثقب الأسود قادرًا على التبخر ، فماذا يحدث بعد ذلك للمعلومات التي ابتلعها؟ وفقًا للنسبية العامة ، لا يمكن الهروب من هذه المعلومات ، ووفقًا لميكانيكا الكم ، لا يمكن حذفها. الجواب ، بالنسبة لبعض علماء الفيزياء النظرية ، هو أنه يختفي أسفل ثقب دودي ويخرج من ثقب أبيض.
يقترح بعض علماء الفيزياء أنه بمجرد أن يصبح الثقب الأسود صغيرا بدرجة كافية ، يمكن أن يتحول إلى ثقب أبيض. سيكون هذا الثقب الأبيض ، مثل الثقب الأسود ، صغيرًا من الخارج ، لكن الداخل سيحتوي على الكثير من المعلومات التي ابتلعها الثقب الأسود ، والتي ستظهر بعد ذلك بمرور الوقت. ومع ذلك ، اقترح آخرون أن انفجار الانفجار العظيم ربما كان في الواقع ظهور معلومات من ثقب أبيض.
مقالة ذات صلة : اكتشف العلماء كوكب خارجي ضخم أكبر بتسع مرات من المشتري
هل الثقوب البيضاء موجودة؟
المصدر: Alex Andrews/Pixabay
حاليًا ، لا يوجد دليل يشير إلى وجود ثقوب بيضاء في الكون. اعتبارًا من الآن ، يعد الثقب الأبيض مفهومًا نظريًا بحتًا.
جاء أقرب شيء رأيناه من رؤية محتملة لثقب أبيض في الفضاء من ورقة نُشرت في عام 2011. وتكهن العلماء بأن انفجار أشعة غاما المعروف GRB 060614 قد يكون بقايا ثقب أبيض.
بصرف النظر عن ذلك ، كل ما رأيناه مكتوبًا على الثقوب البيضاء هو نظري بحت. على الرغم من ذلك ، هناك أمل لدى البعض في المجتمع العلمي في أن يتم إثبات وجود الثقوب البيضاء في نهاية المطاف. بعد كل شيء ، نشر أينشتاين نظريته العامة للنسبية في عام 1915. والتي تنبأت بوجود الثقوب السوداء. ولكن كان ذلك في عام 1971 قبل التعرف على أول ثقب أسود بالفعل.
بينما ينظر العديد من العلماء إلى الثقوب البيضاء على أنها تمرين رياضي بحت ، يأمل آخرون في أن نتمكن من اكتشاف هذا الحدث الفلكي النادر بشكل ملحوظ في نهاية المطاف. على الرغم من أننا قد لا نتعرف عليه عندما نفعل ذلك. أشار ستيفن هوكينج إلى أن الثقوب البيضاء والثقوب السوداء يمكن أن تتصرف بطريقة متطابقة ، مما يجعلها غير قابلة للتمييز تقريبًا.
يأتي الكثير من عدم اليقين بشأن الثقوب البيضاء من فهمنا الحالي للفيزياء الفلكية. يُعتقد أن الثقوب البيضاء بطبيعتها غير مستقرة بشكل لا يصدق. لا توجد طريقة لطرد حدث كوني أن الكثير من المادة يمكن أن تحافظ على نفسها لفترة كافية ليتم اكتشافها في تلسكوب الفلكي.
يتكهن البعض أنه عندما تبدأ الثقوب البيضاء في طرد المادة ، بمجرد تصادم المادة المطرودة مع أي مادة في المدار ، سينهار النظام على الفور إلى ثقب أسود ، مما قد يؤدي إلى إنشاء حلقة لا نهائية من الثقوب البيضاء تتحول إلى ثقوب سوداء والعكس صحيح.
جاذبية الثقب الأبيض
يشبه إلى حد كبير كيف يتطلب ما يحدث في مركز تفرد الثقب الأسود توسيع فهمه للجاذبية الكلاسيكية. قد تحتاج الثقوب البيضاء أيضًا إلى النظر إليها من خلال عدسة نظرية خاصة من أجل إثباتها.
أقرب شيء رأيناه إلى هذا هو فكرة الجاذبية الكمية الحلقية – وهي نظرية بعيدة المنال حاليًا على أطراف الفيزياء السائدة.
وفقًا لهذه النظرية ، يتكون الزمكان – المفهوم الأساسي لعمل أينشتاين الرائد في النسبية. من سلسلة من “الحلقات” على مستواها الأساسي التي تربط كل شيء معًا في شبكة لا تنتهي من العقد. تربط هذه الحلقات الفضاء معًا. والتي تُفهم على أنها كتل بموجب هذه النظرية. ويمكن أن تمنع النجوم المحتضرة من الانهيار إلى نقاط ذات كثافة غير محدودة ، بدلاً من الارتداد والتحول إلى ثقوب بيضاء.
إذا تم إثبات نهج الجاذبية الكمومية الحلقية للثقوب البيضاء قدر الإمكان. فإن العديد من المستعرات الفلكية التي لاحظها علماء الفلك على مر السنين يمكن أن تتحول إلى علامات لتشكيل وموت الثقب الأبيض. مثل بعض النظريات حول GRB 060614.
