لقد كان أينشتاين محقًا بشأن الطريقة التي تغوص بها المادة في الثقوب السوداء

تم رصد منطقة غريبة حول الثقوب السوداء تسمى “منطقة الانغماس” لأول مرة. هذه المنطقة، حيث تتوقف المادة عن الدوران حول الثقب الأسود وبدلاً من ذلك تسقط مباشرة فيه، تنبأت نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، ولكن لم يتم ملاحظتها من قبل. يمكن أن تعلمنا دراسة المناطق الغارقة كيفية تشكل الثقوب السوداء وتطورها، بالإضافة إلى الكشف عن معلومات جديدة حول الطبيعة الأساسية للزمكان.

عندما تقترب أي مادة كثيرًا من الثقب الأسود، فإنها تتمزق وتشكل حلقة مدارية حولها تسمى القرص التراكمي. تتنبأ النسبية العامة بأنه يجب أن يكون هناك حد داخلي لقرص التراكم، بحيث لا يمكن لأي شيء أن يدور حول الثقب الأسود، وبدلاً من ذلك، يجب أن يندفع مباشرة إلى الداخل، ويتسارع بسرعة قريبة من سرعة الضوء أثناء سقوطه.

يقول أندرو موميري من جامعة أكسفورد: “إنه مثل نهر يتحول إلى شلال، وحتى الآن كنا ننظر فقط إلى النهر”. “إذا كان أينشتاين مخطئًا، فسيكون مستقرًا على طول الطريق – ولن يكون هناك سوى نهر.” لقد ألقينا الآن أول نظرة خاطفة على الشلال، مما يشير إلى أن أينشتاين كان على حق.

اكتشف موميري وزملاؤه دليلاً على المنطقة الغارقة حول ثقب أسود في نظام ثنائي يسمى MAXI J1820+070، والذي يبعد حوالي 10000 سنة ضوئية عن الأرض. واستخدموا بيانات من مصفوفة التلسكوب الطيفي النووي (NuSTAR)، وهو تلسكوب فضائي للأشعة السينية، لبناء نماذج للضوء من قرص تراكم الثقب الأسود.

ووجدوا أن النماذج تناسب البيانات فقط عندما تتضمن الضوء المنبعث من المادة في المنطقة الغارقة، بالإضافة إلى الضوء الصادر من القرص التراكمي. يقول جريج سالفيسين من مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو: “في السابق، اعتقدنا نوعًا ما أن أي شيء يعبر هذه الحدود لن يكون لديه وقت للإشعاع بشكل ملحوظ قبل أن يغرق في الثقب الأسود”، لذلك لن يتمكن الباحثون من رؤية أي شيء. الذي لم يشارك في هذا العمل. “ولكن اتضح أن هذه المنطقة الغارقة تمنحك ضوءًا إضافيًا لم تكن تتوقعه.”

يمكن لهذا الضوء الإضافي أن يحل مشكلة طويلة الأمد في علم فلك الأشعة السينية، حيث يبدو أن الثقوب السوداء تدور بشكل أسرع مما تتنبأ به النظرية. إن دوران الثقب الأسود وسطوع المنطقة المحيطة به مرتبطان ببعضهما البعض، لذا فإن إضافة بعض الضوء الإضافي يمكن أن يعيد الدوران بما يتماشى مع التوقعات. يقول سالفيسين: “إن دوران الثقب الأسود يخبرنا عن جميع أنواع الأشياء، لذا إذا تمكنا من قياسها بشكل أفضل، فيمكننا الإجابة على الكثير من الأسئلة في الفيزياء الفلكية”.

يتضمن ذلك أسئلة حول طبيعة الجاذبية والزمكان نفسه، لأن المناطق الغارقة هي من أكثر مناطق الفضاء تطرفًا التي يمكننا ملاحظتها. وتقع المنطقة الغارقة خارج أفق الحدث مباشرةً، حيث تكون قوى الجاذبية وراءه قوية جدًا، بحيث لا يمكن لأي مادة أو حتى ضوء الهروب منها.

يقول موميري: “من الناحية الفنية، إذا كان للمادة صاروخًا، فيمكنها الهروب من المنطقة الغارقة، لكنها محكوم عليها بالفشل – فقد أصبح مدارها غير مستقر ويتسارع بسرعة نحو سرعة الضوء”. “هذه الأشياء لديها فرصة كبيرة للعودة مثل الماء على حافة الشلال.” ويحاول الباحثون الآن إجراء المزيد من الملاحظات على هذه الشلالات الكونية الغريبة لإلقاء الضوء على الظروف في هذه المناطق غير العادية.