الطبل الكوني: كيف يقرع الثقب الأسود طبل الثقب الدودي ✦
قام الفيزيائيون بحساب شكل الموجات الجاذبية الناتجة عن ثقب أسود ذي كتلة نجمية يسقط في ثقب دودي سالك. واتضح أن الإشارة عبارة عن نبضات متكررة مع توقفات: حيث يعبر الثقب الحلق ذهابًا وإيابًا بشكل متناوب. ووفقًا للحسابات، فإن هذه الاندفاعات تكون في متناول الكواشف الأرضية من مسافات تصل إلى مليارات السنين الضوئية، إذا كان التوجه مناسبًا. ولا يُستبعد أن تكون الكواشف قد التقطت بالفعل مثل هذا «الهمس» من عوالم أخرى، لكنها لم تتمكن من التعرف عليه.
«الثقب الدودي» — كلمة أهداها للفيزياء جون أرشيبالد ويلر في عام 1957 — لا تزال تثير الخيال. إنه نفق افتراضي في الزمكان المنحني، يربط بين مناطق بعيدة من الكون أو حتى بين أكوان مختلفة. تعود الفكرة إلى جسر أينشتاين وروزن، ولكن في أواخر الثمانينيات، أظهر كيب ثورن وزملاؤه أن الثقب الدودي القابل للعبور قد يكون موجوداً إذا كانت فتحته مبطنة بمادة غريبة ذات ضغط سالب — تتحدى المفاهيم المألوفة عن الجاذبية.
تخيل الثقب الدودي كطبل كوني هائل، والثقب الأسود الساقط فيه كمطرقة. عندما تقترب المطرقة من فتحة النفق من جانبنا، تضرب غشاءً غير مرئي وتولّد دفقة من الأمواج الثقالية. لكن ما إن تعبر الحدود وتصبح في الجانب الآخر، حتى يختفي الصوت بالنسبة لنا — تنقطع الإشارة كما لو كانت نغمة طارت إلى واقع موازٍ. وهكذا يتشكل نمط مميز: نبضة، ثم صمت، ثم نبضة أخرى — صدى إيقاعي للضربات ينتشر بسرعة سرعة الضوء عبر نسيج الفضاء. كل وخزة من هذه الوخزات هي همسة ثقالية من كون آخر، لن نراه أبداً لكن يمكننا التنصت عليه.
لفك شيفرة هذا الرنين الكوني، بنى الفيزيائيون نموذجاً تحليلياً للإشارة بتقريب رباعي الأقطاب. وكلما اقتربنا من الفتحة، تزداد تأثيرات تمدد الزمن بشدة وتضخم سعة تشوه الزمكان. وفي الطيف، تبرز قمم ساطعة عند ترددات 10–100 هرتز — وهي بالضبط ضمن النطاق التشغيلي لـ مقياس التداخل الليزري (LIGO). وعند مسافة 500 ميغا فرسخ فلكي، تصل الكثافة الطيفية للسعة إلى 10⁻²² هرتز⁻¹/²، متجاوزة عتبة الحساسية. بعبارة أخرى، إذا وجد مثل هذا الثنائي على مسافة قابلة للرصد، ستلتقط مقاييس التداخل الأرضية "رنين" الثقب الدودي عبر نمطه المميز من الارتفاعات والانخفاضات — وكأننا نتنصت على تنفس كون مجاور.
سيكون اكتشاف مثل هذه الإشارة ثورة رصدية. إذ سيؤكد بشكل مباشر وجود الثقوب الدودية — وهي أجرام تتطلب وصفاً كمومياً لـ الجاذبية وتخرق الشروط الطاقية الكلاسيكية. وسيفتح ذلك نافذة جديدة على نظرية الجاذبية الكمومية، وربما يربط الثقوب السوداء بمفارقة المعلومات. أما الخطوات التالية فهي تكييف خوارزميات الترشيح المتطابق في بيانات LIGO للبحث عن إشارات نبضية ذات تضمين مميز. وفي المستقبل، سنضمّن دوران الثقب الدودي والمحاكاة العددية للتأثيرات اللاخطية، لإنشاء قوالب دقيقة لمراصد المستقبل مثل تلسكوب أينشتاين.
🎯 مساحة فتحة الثقب الدودي تفوق مساحة أفق الثقب الأسود بـ 3600 مرة: فهو يندفع فيها كما تندفع كرة البلياردو في أنبوب عملاق، بينما تحافظ المادة الغريبة الطاردة على النفق من الانهيار.
🎬 فكرة الثقب الدودي القابل للعبور تجسدت في فيلم "بين النجوم" (حيث كان كيب ثورن مستشاراً علمياً) — السفر عبر هذا النفق. والإشارات المميزة المقترحة تحول الخيال إلى علم رصدي: إذ أصبح بإمكاننا الآن "سماع" كيف يغوص ثقب أسود في ثقب دودي.