ثابت قرص إيري

تشبه المجرة مدينة: في المركز أضواء ساطعة وبناء كثيف، وفي الأطراف أضواء متناثرة وفراغ. لكن إذا تتبعت دوران الغاز في القرص المجري، ستجد أن السرعة عند الأطراف لا تنخفض تقريبًا. وكأن أحياء غير مرئية تواصل دعم الحركة. وجد علماء الفلك طريقة لرسم هذه المدينة غير المرئية على الخريطة.

كانت الفكرة جميلة: أخذ ثقب أسود BTZ (وهو نظير ثلاثي الأبعاد للـثقب أسود العادي، وهو حل لمعادلات أينشتاين في فضاء بثابت كوني سالب) وتنعيم أفقه بدالة خاصة. عندها، كما تصوّروا، قد تتغير إشارة الزمكان في الداخل — فيصبح الزمن مكانًا والمكان زمنًا. لكن الحسابات أظهرت خلاف ذلك.

تتنبأ الشبكة العصبية بمستقبل نظام ديناميكي — على سبيل المثال، تطور البلازما في مجال مغناطيسي أو تغير الوجه في فيديو. الأخطاء حتمية، وكلما نظر النموذج إلى الأمام أكثر، زاد تراكمها. التحقق من الإجابة الصحيحة أثناء العمل مستحيل: فهي ببساطة غير موجودة. وجد مؤلفو الدراسة الجديدة حيلة بسيطة ككل شيء عبقري: تدريب نموذج واحد على التحرك في الزمن إلى الأمام وإلى الخلف.

في عام 2008، وجه تلسكوب سبيتزر نظره نحو النجم HD 15407A وسجل فائضًا قويًا في الأشعة تحت الحمراء. بعد 15 سنة، في عام 2023، كرر جيمس ويب القياسات. خف ضوء الغبار بنسبة 14%. لكن التركيب المعدني للغبار بقي كما هو — كبصمة إصبع مأخوذة في سنوات مختلفة. هذه البصمة لا تُمحى حتى عندما يخفت القرص ببطء.

يشبه الثقب الأسود الدوّار دوّامة في نهر — فالزمكان يلتف حوله جاذبًا معه كل ما يقترب منه. في بعض نظريات الجاذبية، يُضاف إلى هذه الدوّامة حقل آخر — حقل متجهي. لهذا الحقل في كل نقطة اتجاه وطول، مثل سهم بوصلة. تساءل مؤلفو العمل: هل يمكن لمثل هذا السهم أن يحافظ على طول ثابت في كل الفضاء حول الثقب الدوّار؟ اتضح أن لا.

عرض كوني يُعرض على مسرح مجرة قنطورس أ. في الدور الرئيسي، ثقب أسود فائق الكتلة بنفاثه العاتي الذي يخترق الفضاء لمئات الآلاف من السنين الضوئية. لكن، إن أدرت بصرك عن ضوء النواة الساطع وأمعنت النظر في الكواليس — القرص الغباري الملتوي — فستكتشف عملاً هادئًا ودؤوبًا: ولادة نجوم جديدة.

انظر إلى مثلث متساوي الأضلاع — إنه المثلث الاحتمالي (Simplex) لثلاثة أصول. كل نقطة داخله تمثل محفظة: حصص غير سالبة مجموعها واحد. مركز المثلث، المركز الهندسي، يقابل توزيعاً متساوياً لرأس المال (1/3, 1/3, 1/3). يبدو أنك، باقترابك من هذه النقطة، تقلل المخاطرة وتتجنب الحدود الخطرة. لكن في ظروف معينة، الطريق إلى المركز يمر عبر هُوَّات غير مرئية.

قطرة العسل تنتشر على الطاولة ببطء، بينما الماء ينتشر بسرعة. مقاومة التدفق، أي اللزوجة، تختلف من سائل لآخر. ولكن ماذا لو تغيرت اللزوجة أثناء الحركة، كلما انضغط المادة أو تمددت؟ هذا هو سلوك العديد من الغازات، والمعادلات التي تصف حركتها، معادلات نافييه-ستوكس، تصبح شبه مستحيلة التعقيد.

على كعكة دائرية مطاطية مشدودة غشاء غير مرئي — هو الحقل الكمومي. ما دامت الكعكة صغيرة، يبقى الغشاء مشدودًا بالتساوي دون أي ترهل: يظل الفراغ فارغًا. ولكن بمجرد أن تمدد الكعكة إلى حجم معين، تنشأ من تلقاء نفسها غمازة في الغشاء — يبدأ الحقل بالإحساس به في كل نقطة. هذه الغمازة ليست عشوائية. التدفق المغناطيسي المار عبر الكعكة يعمل كإطار خفي يحدد شكل الترهل.

النفاثة البلازمية المنبعثة من مركز مجرة بعيدة تشبه نهرًا يتدفق من منبعه ويصبح تدريجيًا شفافًا. بالقرب من الثقب الأسود، يكون التدفق كثيفًا ومعتمًا للموجات الراديوية، مثل الماء العكر. فقط على مسافة معينة تصبح النفاثة "شفافة"، وهناك ترى التلسكوبات الراديوية النواة المضيئة. لكن هذه النواة ليست الثقب الأسود نفسه، بل هي النقطة التي تصبح فيها النفاثة مرئية لأول مرة.

عملة تدور على طاولة مشهد مألوف للجميع. في البداية تدور بسرعة، ثم تميل، ويصبح صوت قرعها أسرع فأسرع. في الثواني الأخيرة تبدو وكأنها تعلق: يتباطأ الدوران، لكن العملة لا تريد أن تستلقي نهائيًا. هذه اللحظة الأخيرة لغز حقيقي للفيزيائيين. في العمل الجديد، صور العلماء هذه الحركة بكاميرا عالية السرعة وغيّروا الظروف: أخذوا أقراصًا بأحجام وكتل مختلفة، ووضعوها على أسطح مختلفة، وحتى فرغوا الهواء.

حول النجم الفتي MWC 480 يدور قرص مسطح من الغاز والغبار — أشبه بدوامة عملاقة، حيث تحل لبنات بناء الكواكب محل الخيول الخشبية. نظرت التلسكوبات الراديوية إلى هذا القرص عند أطوال موجية مختلفة، من المليمترية إلى السنتيمترية، ورصدت أين يتجمع الغبار بالضبط وما حجم جزيئاته. ألمع حلقة تقع على بعد 95 وحدة فلكية من النجم — أي نحو ثلاثة أضعاف بُعد نبتون عن الشمس.

يمر ضوء النجم HD 163296 عبر القرص الغباري المحيط به، كما يمر شعاع مصباح يدوي عبر ماء عكر. تعمل جزيئات القرص على تشتيت الضوء، فيكتسب خاصية خاصة وهي الاستقطاب (polarization): تبدأ الموجات بالاهتزاز في مستوى واحد، مثل حبل يُهزّ عموديًا تمامًا.

الثقب الأسود الثقب الأسود المعتاد هو منطقة في الزمكان تكون فيها الجاذبية شديدة لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الإفلات منها. ومع ذلك، اكتشف الفيزيائيون آلية يمكنها تحويل هذه الحفرة اللا قعر لها إلى نفق نافذ — ثقب دودي.

حول النجوم الفتية تدور أقراص من الغاز والغبار، وهي مواقع بناء للكواكب المستقبلية. في النظام الثنائي HD 142527، هذا القرص مثير للاهتمام بشكل خاص. وجّه علماء الفلك إليه ثلاثة أجهزة تعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء (الإشعاع الحراري للغبار) ورأوا صورة مدهشة. الجزء الداخلي من القرص، من النجم إلى مسافة تبلغ حوالي ستة أضعاف المسافة بين الشمس والمشتري، تبين أنه غير متماثل.

الثقب الأسود العادي هو مصيدة جاذبية لا يمكن لأي شيء الإفلات منها. ومع ذلك، فإن الثقب الأسود الدوّار، الموصوف بحل كير، مبني بشكل مختلف جوهريًا: في مركزه لا توجد تفردية نقطية، بل حلقة من المادة المضغوطة بلا حدود – تفردية حلقية.