جمرات الثقوب السوداء الخامدة ✛

الأصل: "Unveiling the Quantum Nature of Black Holes: Towards a Proof of Hawking Radiation through Gamma-Ray Observations"
arXiv:2509.17599 · 2025-09-22 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
عام من الرصد لموقع اندماج GW170814 لم يكشف عن أي ومضات غاما من "فتات" الثقوب السوداء الافتراضية المتبخرة.

في عام 2017، التقط كاشفا الجاذبية LIGO وVirgo تموجات في نسيج الزمكان ناتجة عن اندماج ثقبين أسودين على بُعد 540 ميغابارسك منا. حصل الحدث على اسم GW170814. لكن ماذا بقي بعد هذا التصادم الكوني؟ إلى جانب تشوه الزمكان، ربما وُلدت ثقوب سوداء صغيرة للغاية تُعرف بـ"الفتات". وفقًا لحسابات هوكينج، هذه الأجسام ليست أبدية: فهي تتبخر، باعثةً الطاقة.

كتلة الفتات 4×$10^8$ كجم تعادل تقريبًا كتلة كويكب صغير، لكنها مضغوطة في حجم أصغر من الذرة. زمن تبخرها حوالي عام، وفي نهايته يجب أن تتوهج بإشعاع غاما.

قرر علماء الفيزياء الفلكية التحقق مما إذا كانت هذه الجمرات ما تزال متوهجة بعد نار الاندماج. أخذوا بيانات تلسكوب غاما الفضائي Fermi-LAT على مدى 12 شهرًا بعد GW170814 وطابقوها مع نماذج إشعاع هوكينج لفتات ذات كتل مختلفة، من 1.8×$10^8$ إلى 4.0×$10^8$ كجم. لكل كتلة عمرها الخاص: من 29 إلى 339 يومًا. لو وُجدت الفتات، لظهر في البيانات مصدر إضافي لأشعة غاما كان سيزداد سطوعًا مع تبخرها.

لكن إحصائية الاختبار، وهي رقم يوضح مدى تحسين النموذج الذي يتضمن مصدرًا مقارنةً بالنموذج بدونه، جاءت سالبة لجميع الأشهر ولكل الكتل. هذا يعني أن المصدر الإضافي لا يحسّن وصف البيانات. لا توجد إشارة. وبالمقارنة مع الحالة الأقل سالبية، استبعد العلماء فتات كتلتها 4×$10^8$ كجم بمستوى ثقة 95%. أما بالنسبة للكتل الأصغر، فالقيود أضعف: إذ كان يمكن لتلك الفتات أن تتبخر مبكرًا أو متأخرًا، ويصبح رصد وميضها أصعب.

هذه النتيجة ليست مجرد "لم نعثر على شيء". ففي السابق، لم يكن معروفًا ما إذا كانت الفتات يمكن أن تنشأ من اندماج الثقوب السوداء وما إذا كان يمكن رصدها. الآن، بالنسبة لـGW170814، أُغلق سيناريو الكتلة 4×$10^8$ كجم. أما المنهجية فهي عامة: يمكن تطبيقها على أي حدث من الكتالوج المتنامي لـLIGO–Virgo–KAGRA. كما أن التلسكوبات الجديدة، مثل مرصد مصفوفة تلسكوب شيرينكوف، ستوسع فضاء المعاملات المتاح، وربما يومًا ما تلتقط الومضة الأخيرة لثقب أسود يتبخر.

وهكذا، تظل جمرات اندماج الثقوب السوداء غير مرئية حتى الآن. لكن حقيقة أننا تعلمنا كيف نبحث عنها هي بحد ذاتها خطوة إلى الأمام. كل رصد جديد يضيّق المنطقة التي قد تختبئ فيها هذه الأجسام الافتراضية، ويقرّبنا من فهم الطبيعة الكمومية لأفق الحدث.

زمن تبخر فتات كتلتها 4×$10^8$ كجم هو 339 يومًا، أي ما يعادل سنة أرضية تقريبًا. لو وُلدت مثل هذه الفتات في اندماج GW170814، لكان وميض غاما النهائي لها قد حدث خلال فترة رصد Fermi-LAT.

فكرة الثقوب السوداء الصغيرة التي تتبخر مع وميض تتردد في رواية غريغ إيغان "سلم شيلد"، حيث تُستخدم الثقوب السوداء المجهرية كمصدر للطاقة.

T = \frac{\hbar c^3}{8\pi G M k_B}
درجة حرارة إشعاع هوكينج تتناسب عكسيًا مع كتلة الثقب الأسود: كلما كان الثقب أصغر، كان أكثر سخونة وأسرع في التبخر.
العلماء
Stephen HawkingJacob BekensteinHenri PoincaréFritz ZwickyKarl SchwarzschildJoseph Weber
المفاهيم
آلية إشعاع هوكينغ شذوذ إشعاع هوكينغ مفارقة معلومات الثقب الأسود ثقب أسود مجهري فقدان معلومات بقايا كشف أشعة غاما أصداء الموجات الثقالية تصحيحات كمومية نسبة الكتلة نظرية انعدام الشعر فجوة الكتلة في التفاعل النووي رنين متلاشي نجم زائف راديوي صاخب علم الكونيات بالموجات الثقالية أشعة غاما انفجارات شبه دورية جي دبليو 190814 مساحة الأفق نفاثة