اكتشاف آلية توقف المادة عن الدوران حول الثقب الأسود وسقوطها فيه

تؤكد نظرية الجاذبية لأينشتاين أن هناك نقطة تتوقف عندها المادة عن الدوران حول الثقب الأسود وتسقط مباشرة إلى الأسفل، وتندفع بسرعة إلى ما بعد نقطة اللاعودة.

توقف المادة عن الدوران حول الثقب الأسود والسقوط فيه

وتمكنت دراسة بحثية جديدة ومن خلال بيانات الأشعة السينية للثقب الأسود النشط من اكتشاف الآليات الدقيقة لكيفية توقف المادة عن الدوران حول الثقب الأسود وسقوطها فيه .

إثبات سقوط المادة في الثقب الأسود

يقول عالم الفيزياء النظرية أندرو موميري من جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة: "تنبأت نظرية أينشتاين بوجود هذا الهبوط النهائي، لكن هذه هي المرة الأولى التي نتمكن فيها من إثبات حدوث ذلك، فكر في الأمر كأنه نهر يتحول إلى شلال، فحتى الآن، كنا ننظر إلى النهر، ولكننا الآن تمكنا من رؤية الشلال".

كيف تتحرك المادة نحو الثقب الأسود

المادة التي تشق طريقها نحو الثقب الأسود لا تسير في خط مستقيم، لكنها تدور حول الثقب، مثل الماء الذي يدور في حلقات أثناء تحركه نحو المصرف، وهذا ليس تشبيهاً نظرياً فقط، فالمقارنة ملائمة لأن العلماء يستخدمون دوامات الماء لدراسة البيئات المحيطة بالثقوب السوداء، لأن دراسة الثقوب السوداء نفسها هو أمر صعب بعض الشيء، لأن الزمكان الملتوي حولها متطرف للغاية.

نظرية أينشتاين حول سقوط المادة في الثقب الأسود

ولكن قبل عقود من الزمن، تنبأ العمل النظري لألبرت أينشتاين بأن المادة، على مسافة قريبة معينة من الثقب الأسود، لن تكون قادرة على اتباع مدار دائري مستقر، وسوف تسقط مباشرة إلى الأسفل، مثل الماء فوق حافة مصرف المياه.

لا يوجد سبب للاعتقاد بأن هذه الفرضية غير صحيحة، حيث يجب على المادة أن تعبر أفق الحدث بطريقة ما، وقد صمدت نظرية الجاذبية لأينشتاين أمام التدقيق في جميع المجالات، ولكن ما لم يكن علماء الفيزياء الفلكية متأكدين منه هو ما إذا كنا سنكون قادرين على اختبارها فيما يتعلق بالثقوب السوداء أو لا.

كان عمل موميري وزملاؤه يتألف من عدة أجزاء، كان أحد هذه التجارب هو تطوير عمليات المحاكاة والنماذج العددية التي تصور المنطقة الغارقة للكشف عن نوع الضوء الذي يصدر منها.

دراسة الثقوب السوداء

تم العثور على الثقب الأسود المطلوب في نظام يبعد حوالي 10000 سنة ضوئية يسمى MAXI J1820+070، ويحتوي هذا النظام على ثقب أسود تبلغ كتلته حوالي 8.5 مرة كتلة الشمس، ونجم مرافق ثنائي، ويقوم الثقب الأسود بتجريد المواد من النجم المرافق أثناء دوران الجسمين، ويتغذى على هذه المواد على شكل رشقات تظهر على شكل وميض أو توهج من الأشعة السينية.

تفسير سقوط المادة داخل الثقب الأسود

وتكهنت دراسة أجريت عام 2020 بأن هذا التوهج قد ينشأ من داخل منطقة المدار الدائري الأعمق المستقرة، أي منطقة السقوط، ودرس موميري وزملاؤه هذا التوهج بعناية خاصة، ووجدوا أنه يتوافق مع الانبعاث الذي استمدوه من عمليات المحاكاة التي أجروها.

ويقول الباحثون أن هذا يؤكد أخيراً وجود منطقة السقوط، دون أدنى شك، مما يمنحنا فهماً جديداً لنظام الجاذبية الشديد في المنطقة الواقعة مباشرة خارج أفق حدث الثقب الأسود.