هل الثقب الأسود في مجرتنا مصنوع بالفعل من المادة المظلمة؟

يوجد في مركز مجرتنا ثقب أسود هائل يسمى “الرامي A*”، لكن مجموعة من الباحثين تشير إلى أنه قد لا يكون ثقبًا أسود على الإطلاق. يقول الفريق إنه والثقوب السوداء الأخرى حول حجمه، قد تكون في الواقع كتلًا من المادة المظلمة.

سُميت المادة المظلمة بهذا الاسم لأنه لا يبدو أنها تتفاعل مع الضوء أو المادة العادية بأي شكل من الأشكال باستثناء الجاذبية، وتشكل حوالي 85% من إجمالي المادة في الكون، لكننا لا نعرف سوى القليل عنها. ما نعرفه، بسبب الطريقة التي تدور بها المجرات، هو أن معظم المجرات مدمجة في هالة من المادة. تقول فالنتينا كريسبي من جامعة لابلاتا الوطنية (UNLP) في الأرجنتين: “نعلم أنه لا بد أن يكون عند أطراف المجرات، لكننا لا نعرف ما يحدث في مركزها”.

قامت كريسبي وزملاؤها ببناء نموذج لنواة مجرة ​​مصنوعة من المادة المظلمة على شكل جسيمات خفيفة للغاية تسمى الفرميونات. ووجدوا أن المادة المظلمة الفيرميونية يمكن أن تشكل كتلة ضخمة وكثيفة جدًا، بحيث يمكن أن تبدو تمامًا من بعيد مثل ثقب أسود فائق الكتلة.

يقول كارلوس أرغويليس من UNLP، والذي كان جزءًا من مجموعة البحث: “من الأرض، سوف ترى شيئًا مشابهًا جدًا لما قد تراه في سيناريو الثقب الأسود – ولكن إذا ذهبنا على متن سفينة باتجاه المركز، فيمكننا المرور دون أي مشكلة”. “لن تموت عندما يلتهمك الثقب الأسود، بل ستمضي بسلام.”

بالطبع، ليس لدينا القدرة على إرسال سفينة فعليًا عبر مركز المجرة، لذلك يعتمد نموذج الفريق إلى حد كبير على مدارات النجوم وسحب الغاز الصغيرة القريبة من القوس A*. كما أنها تتطابق أيضًا مع قياسات دوران المجرة بأكملها، بالإضافة إلى صورة Sagittarius A* التي أصدرها تلسكوب Event Horizon (EHT) في عام 2022. تُظهر الصورة حلقة متوهجة من مادة شديدة السخونة حول الثقب الأسود، والتي يمكن أن تكون ناجمة أيضًا عن سحب الجاذبية لنواة المادة المظلمة.

ولكن لمجرد أن فكرة أن برج القوس A* مصنوع من مادة مظلمة تتوافق مع الملاحظات، فهذا لا يعني أنها صحيحة. يقول جاستون جيربيت من جامعة نيويورك: “استنادًا إلى حقيقة أنها إجابة أبسط تناسب الأدلة، أعتقد شخصيًا أن الجرم السماوي الموجود في مركز مجرتنا من المحتمل جدًا أن يكون ثقبًا أسود”. “ومع ذلك… يجب تحليل كل الاحتمالات، وهذا بالتأكيد أمر مثير للاهتمام.”

إحدى المشكلات المحتملة هي أنه على الرغم من أن نواة المادة المظلمة تتطابق مع مدارات الأجسام التي تبعد عدة ساعات ضوئية عن حافة الثقب الأسود، والمعروفة باسم أفق الحدث، فمن غير الواضح ما إذا كان النموذج يعمل من أجل عمليات الرصد “عند عتبة أفق الحدث” أم لا، كما يقول شيب دوليمان من جامعة هارفارد، وهو المدير المؤسس لمشروع EHT. وعلى وجه الخصوص، يبدو النمط الحلزوني للمجالات المغناطيسية في تلك المنطقة متسقًا مع وجود ثقب أسود، كما يقول.

والمشكلة الأخرى هي أن المادة المظلمة الفيرميونية لا يمكن أن تشكل كتلة أكبر من كتلة الشمس بنحو 10 ملايين مرة. في الملخص، قد يبدو هذا أمرًا إيجابيًا: يمكن أن تتجمع كتل المادة المظلمة الفرميونية حول هذا الحجم الهائل ثم تنهار إلى ثقوب سوداء، وهو ما قد يفسر اللغز الدائم حول كيفية نمو الثقوب السوداء الهائلة إلى هذا الحد. لكن صورة EHT لثقب أسود فائق الكتلة أكبر بكثير يُسمى M87* تبدو متطابقة تقريبًا مع Sagittarius A*، على الرغم من أن كتلة M87* تبلغ حوالي 6.5 مليار كتلة شمسية، مما قد يجعل قبول الفكرة أكثر صعوبة.

ويقر الباحثون بأن نواة المادة المظلمة ليست أكثر احتمالا من الثقب الأسود، بل قد تكون أقل احتمالا. يقول كريسبي: “في الوقت الحاضر، ومع توفر الأدوات، ليس من الممكن بعد التمييز بنسبة 100% فيما إذا كانت المادة المظلمة بالفعل أم لا”. وللقيام بذلك، سنحتاج إلى صور بدقة عالية لدرجة أنه من المؤكد تقريبًا أن الجيل التالي من EHT لن يقترب من ذلك، كما يقول أرغويليس، وسوف تمر عقود قبل أن نتمكن من الجزم بذلك، إن لم يكن أطول.

إذا كان القوس A* عبارة عن مادة مظلمة، فسيكون ذلك مهمًا للغاية. لا يمكن التنبؤ بالمادة المظلمة الفيرميونية من خلال النموذج القياسي الحالي لعلم الكونيات، الذي يفضل الجسيمات الأثقل والأبطأ حركة كمرشحين للمادة المظلمة، لذا فإن وجود نواة قريبة نسبيًا من شأنه أن يهز فهمنا ليس فقط للثقوب السوداء، بل للكون بأكمله.

أسرار الكون: شيشاير، إنجلترا

اقضِ عطلة نهاية الأسبوع مع بعض ألمع العقول في العلوم، بينما تستكشف أسرار الكون في برنامج مثير يتضمن رحلة لرؤية تلسكوب لوفيل الشهير.