“نجوم بوشدال” المراوغة هي ثقوب سوداء بدون آفاق حدث. لكن هل هم موجودون بالفعل؟
شكل كائن بعيد المنال في الفضاء لغزًا للعلماء. تبدو مثل ثقب أسود. إنه يتصرف مثل الثقب الأسود. قد تكون رائحته مثل الثقب الأسود. لكن له فرقًا واحدًا مهمًا: ليس له أفق حدث ، مما يعني أنه يمكنك الهروب من براثن الجاذبية إذا حاولت بجد بما فيه الكفاية.
يطلق عليه نجم Buchdahl ، وهو الجسم الأكثر كثافة الذي يمكن أن يوجد في الكون دون أن يصبح ثقبًا أسودًا بحد ذاته.
لكن لم يسبق لأحد أن لاحظ أي شيء ، مما أدى إلى تساؤلات حول ما إذا كانت الأشياء الغامضة موجودة بالفعل. الآن ، قد يكون الفيزيائي قد اكتشف خاصية جديدة لنجوم Buchdahl يمكن أن تساعد في الإجابة على ذلك.
رحلات الثقب الأسود
بشكل عام ، يتفق علماء الفلك على وجود الثقوب السوداء. نرى الدليل عليها في كل مكان ننظر إليه ، بما في ذلك إطلاق موجات الجاذبية عندما يصطدمون و الظلال الدرامية ينحتون من المواد المحيطة. يفهم علماء الفلك أيضًا كيف تتشكل الثقوب السوداء: إنها بقايا انهيار الجاذبية الكارثي للنجوم الضخمة. عندما تموت النجوم العملاقة ، لا توجد قوة في الطبيعة قادرة على الحفاظ على وزن النجوم نفسه ، لذلك تستمر هذه النجوم العملاقة المنكوبة في سحق نفسها إلى ما لا نهاية.
لكن ما لا يفهمه علماء الفلك حاليًا هو كيف يمكن أن ينضغط جسم ما دون أن يتحول إلى ثقب أسود. نحن نعرف الأقزام البيضاء ، التي تحتوي على كتلة من كتلة الشمس بحجم مكافئ لها أرض، ونحن نعلم النجوم النيوترونية، والتي تضغط كل ذلك بشكل أكبر في حجم المدينة. لكننا لا نعرف ما إذا كان هناك أي شيء أصغر لا يزال يتجنب مصير التحول إلى ثقب أسود.
نجوم بوشدال
في عام 1959 ، اكتشف الفيزيائي الألماني الأسترالي هانز أدولف بوشدال كيف يمكن أن يتصرف “نجم” مثالي للغاية – يتم تمثيله على شكل كتلة كروية تمامًا من المواد – عندما يكون مضغوطًا قدر الإمكان. عندما أصبحت النقطة أصغر وأصغر ، زادت كثافتها ، مما جعل قوة جاذبيتها أكثر شدة. باستخدام أدوات نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، وجد بوشدال حدًا أدنى مطلقًا لحجم تلك النقطة.
نصف القطر الخاص يساوي 9/4 أضعاف كتلة النقطة ، مضروبًا في ثابت الجاذبية لنيوتن ، مقسومًا جميعًا على مربع سرعة الضوء.
يعد حد Buchdahl مهمًا لأنه يحدد الجسم الأكثر كثافة الذي لا يزال بإمكانه تجنب التحول إلى ثقب أسود. أسفل ذلك ، يجب أن تتحول كتلة المادة دائمًا إلى ثقب أسود ، على الأقل في نظرية النسبية.
يعيش على الحافه
أصبح العثور على الأشياء الغريبة التي تصل إلى حافة هذا الحد – ما يسمى بنجوم Buchdahl – هواية شائعة للمنظرين والمراقبين على حد سواء. الآن، ناريش داديتش، عالم فيزياء في المركز المشترك بين الجامعات لعلم الفلك والفيزياء الفلكية في بيون بالهند ، ربما اكتشف خاصية مدهشة تمتلكها نجوم بوشدال. يناقش Dadhich هذه الخاصية في ورقة جديدة تم إرسالها في 11 ديسمبر إلى خادم ما قبل الطباعة arXiv.org.
Dadhich ، الذي يسمي نجوم Buchdahl “تقليد الثقب الأسود” لأن خصائصها التي يمكن ملاحظتها ستكون متطابقة تقريبًا ، درس ما يحدث لطاقة نجم افتراضي عندما يبدأ في الانهيار إلى نجم Buchdahl.
أوضح داديتش: “عندما ينهار النجم ، فإنه يلتقط طاقة وضع الجاذبية ، وهي طاقة سلبية لأن الجاذبية جذابة”. في الوقت نفسه ، يكتسب الجزء الداخلي من النجم طاقة حركية حيث تُجبر جميع الجسيمات على التصادم مع بعضها البعض في حجم أصغر.
بحلول الوقت الذي وصل فيه النجم إلى حد Buchdahl ، وجد Dadhich علاقة مدهشة ولكنها مألوفة: الطاقة الحركية الكلية كانت تساوي نصف الطاقة الكامنة.
تُعرف هذه العلاقة بالنظرية الفيروسية ، وهي تنطبق على العديد من المواقف في علم الفلك حيث تكون قوة الجاذبية متوازنة مع القوى الأخرى. هذا يعني أن نجم بوشدال يمكن أن يوجد نظريًا ككائن مستقر له خصائص معروفة ومفهومة جيدًا.
تشير هذه النتيجة إلى أن نجوم البوكدال النظرية قد تكون موجودة بالفعل ، ويمكن أن تؤدي إلى رؤى حول الأعمال الداخلية للثقوب السوداء.
قال Dadhich في رسالة بريد إلكتروني إلى Live Science: “كانت هناك دائمًا محاولات لتحديد الأشياء القريبة قدر الإمكان من الثقوب السوداء”. “أفق الحدث للثقب الأسود يحجب رؤيتنا لما بداخله. ولكن يمكننا التفاعل مع نجم بوشدال ودراسة مكوناته ، مما قد يعطينا أدلة على شكل الثقب الأسود الداخلي.”
العثور على نجم Buchdahl مسألة أخرى. حتى الآن ، لا يوجد ترتيب معروف للمادة التي يمكن أن تخلق نجمًا من نوع Buchdahl. لكن عمل Dadhich يشير إلى طريق إلى الأمام لفهم كيف يمكن أن يعملوا. ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاكتشاف الخصائص الأخرى التي قد تمتلكها هذه الأجسام الغريبة ، وما قد تخبرنا به عن الثقوب السوداء.
