ماذا يحدث لو وضعت ثقبا أسودا داخل الشمس؟

في سيناريو افتراضي، يمكن التقاط الثقوب السوداء البدائية الصغيرة بواسطة النجوم المتشكلة حديثًا. قام فريق دولي بقيادة باحثين في معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية بوضع نموذج لتطور ما يعرف الآن باسم “نجوم هوكينج” ووجدوا أنه في كثير من النواحي تتمتع بعمر طويل بشكل مدهش مماثل للنجوم العادية. إنه عمل نشرت داخل مجلة الفيزياء الفلكية.

يمكن أن يساعد علم الزلازل الفلكية في تحديد مثل هذه النجوم، مما يمكنه اختبار وجود الثقوب السوداء البدائية ودورها كعنصر من عناصر المادة المظلمة.

دعونا نقوم بتمرين علمي: إذا افترضنا أن الثقوب السوداء الصغيرة التي تشكلت بعد الانفجار الكبير (ما يسمى بالثقوب السوداء البدائية)، يمكن التقاط بعضها عندما تتشكل نجوم جديدة. وكيف سيؤثر ذلك على النجم خلال حياته؟

تقول سلمى دي مينك، مديرة قسم الفيزياء الفلكية بمعهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية (MBA): “يطرح العلماء أحيانًا أسئلة مجنونة لمعرفة المزيد. نحن لا نعرف حتى ما إذا كانت مثل هذه الثقوب السوداء البدائية موجودة، ولكن لا يزال بإمكاننا إجراء دراسة”. تجربة فكرية مثيرة للاهتمام.”

تشكلت الثقوب السوداء البدائية في بداية الكون بنطاق واسع من الكتل، بدءًا من عدد قليل من الكويكبات الصغيرة وحتى آلاف الكتل الشمسية. وقد تكون أيضًا مكونًا رئيسيًا للمادة المظلمة، وهي بذور الثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مركز المجرات الحالية.

مع احتمال ضئيل جدًا، يمكن للنجم المتشكل حديثًا أن يلتقط كويكبًا أو ثقبًا أسود صغيرًا بكتلة القمر، والذي سيحتل بعد ذلك قلب النجم. يُطلق على مثل هذا النجم اسم “نجم هوكينج”، نسبة إلى ستيفن هوكينج، الذي اقترح الفكرة لأول مرة في ورقة بحثية في السبعينيات.

ينمو الثقب الأسود الموجود في مركز نجم هوكينج ببطء فقط لأن تدفق الغاز الذي يغذي الثقب الأسود يتم حجبه بواسطة اللمعان المتدفق. وقد قام فريق دولي من العلماء الآن بوضع نموذج لتطور مثل هذا النجم بكتل أولية مختلفة للثقب الأسود ونماذج تراكم مختلفة لنواة المجرة. وكانت نتيجتهم مفاجئة: عندما تكون كتلة الثقب الأسود صغيرة، لا يمكن تمييز النجم بشكل أساسي عن النجم العادي.

يقول إيرل باتريك بيلينجر، باحث ما بعد الدكتوراه في إدارة الأعمال، وهو الآن أستاذ مساعد في جامعة ييل: “يمكن للنجوم أن تعيش لفترة طويلة بشكل مدهش، لأن لديها ثقبًا أسودًا في مركزها”. “قد يكون لشمسنا ثقب أسود في قلبها، عطارد، لا نلاحظه.”

والفرق الرئيسي بين نجم هوكينج والنجم العادي يقع بالقرب من النواة، التي تصبح حملًا حراريًا عندما تنهار على الثقب الأسود. ولا يغير خصائص النجم على سطحه ويتجاوز قدرات الكشف الحالية. ومع ذلك، يمكن لعلماء الفلك اكتشافه باستخدام تقنية جديدة نسبيًا لعلم الزلازل الفلكية، والتي تستخدم الموجات الصوتية لاستكشاف الجزء الداخلي من النجم.

وفي تطورها اللاحق، خلال مرحلة العملاق الأحمر، أدى الثقب الأسود إلى ظهور بصمات مميزة. ومع المشاريع القادمة مثل PLATO، قد يتم اكتشاف مثل هذه المواد. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من عمليات المحاكاة لتحديد الآثار المترتبة على وضع ثقب أسود في نجوم ذات كتل ومعدنية مختلفة.

إذا كانت الثقوب السوداء المبكرة قد تشكلت بعد الانفجار الكبير، فإن البحث عن نجوم هوكينج هو إحدى الطرق للعثور عليها.

“حتى باستخدام الشمس كممارسة، هناك أسباب وجيهة للاعتقاد بأن نجوم هوكينج أكثر شيوعا في العناقيد الكروية والمجرات القزمة فائقة الخافتة”، يشير البروفيسور مات كابلان من جامعة ولاية إلينوي، المؤلف المشارك للدراسة.

“وهذا يعني أن نجوم هوكينج يمكن أن تكون أداة لاختبار وجود الثقوب السوداء البدائية ودورها المحتمل كمادة مظلمة.”