ثقوب سوداء بلا تفرد: يكاد لا يمكن تمييزها سريع
الثقب الأسود العادي يخفي في مركزه تفردًا — نقطة تصبح فيها الكثافة والانحناء لا نهائيين، وتتوقف قوانين الفيزياء عن العمل. بنى مؤلفو الدراسة الجديدة نموذجًا لثقب أسود دوّار، بدلاً من التفرد في داخله يوجد «نواة» هادئة تشبه الفضاء المسطح العادي. ومن الخارج، له أفقا حدث، كما في الحلول الكلاسيكية.
لتحقيق ذلك، استخدموا طريقة التفكك الثقالي (تقنية رياضية تسمح بـ«إضافة» فيزياء جديدة إلى حلول معروفة لمعادلات أينشتاين). النتيجة هي هندسة بسيطة للحسابات تبقى منتظمة في كل مكان — بلا أي لا نهائيات. ثم اختبر العلماء كيف سيبدو هذا الثقب لمراقب بعيد: حسبوا ظله وصنعوا صورًا لقرص تراكم رقيق (غاز دوّار يتوهج قبل سقوطه في الثقب).
النتيجة كانت غير متوقعة. على الرغم من أن البنية الداخلية لهذا الثقب المنتظم تختلف جذريًا عن الثقب المتفرد، فإن بصماته البصرية — الظل وصورة القرص — تظل قريبة بشكل مذهل من تلك التي تعطيها الثقوب القياسية لشفارتزشيلد (بدون دوران) وكير (مع دوران) بنفس الكتلة وعزم الدوران. الاختلافات صغيرة جدًا لدرجة أن التلسكوبات الحالية، بما فيها Event Horizon Telescope، لن تلاحظها.
هذا يشكل تحديًا كبيرًا للفيزياء الفلكية. اعتدنا على الاعتقاد بأن ظل الثقب الأسود يمكن أن يخبرنا عن هندسة الزمكان بالقرب من الأفق. لكن العمل يظهر: بنيتان داخليتان مختلفتان تمامًا يمكن أن تلقيان ظلًا متطابقًا تقريبًا. للنظر أعمق، ستكون هناك حاجة لملاحظات من الجيل القادم — ربما تحليل الموجات الثقالية أو أطياف أكثر تفصيلاً لأقراص التراكم.
أول صورة في التاريخ لظل ثقب أسود في مركز المجرة M87 التُقطت في عام 2019 — وتطابقت مع التنبؤات لثقب كير الكلاسيكي، رغم أن بنيته الداخلية لا تزال غير معروفة.
في فيلم «Interstellar»، يسافر الأبطال عبر ثقب دودي بالقرب من الثقب الأسود الهائل Gargantua — يعتمد تصويره على حسابات لثقب كير مع قرص تراكم، لكن دون تفرد في الداخل.