درب التبانة وثقبها الاسود

محمود العودة

درب التبانة وثقبها الاسود


درب التبانة
الثقوب السوداء ليست فقط آكلة النجوم وانما ايضا مؤسسة ولادة المجرات الجدية، حسب اخر النظريات.

عام 1916 قام الفلكي الالماني Karl Schwartzschild بإستخدام معادلة اينشتاين في حساباته وتوصل الى انه توجد اجسام غير معروفة تسمى الثقب الاسود. حسب المعادلة يجب ان يكون له1ذا الجسم قوة جاذبية هائلة بحيث ان لاشئ قادر على الانفلات عنه. المادة ستختفي اذا اقتربت من الثقب الاسود، وحتى الضوء سينطفيء.

بسرعة اصبح الثقب الاسود نموذجا للموت الكوني. هذا الفهم جرى تأكيده عندما ظهر ان الثقب الاسود هو بقايا النجوم الميتة.
غير ان هذه النظرية جرى التخلص منها بسرعة. العديد من المؤشرات تشير الى ان الثقب الاسود ليس فقط مقبرة وانما ايضا باعث للحياة. بل وحتى ان الثقب الاسود عامل هام لتماسك مجرتنا : مجرة درب التبانة. وهذه النظرية ترسم صورة مختلفة لطريقة ولادة المجرة.

حتى الان كان الفيزيائيين الفلكيين يعتقدون ان المجرة نشأت بفضل سحابة من الهيدروجين والهليوم، بفترة قصيرة بعد الانفجار العظيم، بفضل الجاذبية الذاتية. التقلص الذاتي ادى الى نشوء اسطوانة هائلة من الغاز ومنها نشأت مليارات النجوم والكواكب.

للوهلة الاولى نجد ان النظرية توضح لماذا مجرة درب التبانة اسطوانةرقيقة ولماذا جميع النجوم تدور في الاتجاه نفسه حول مركز المجرة، غير انها تترك الكثير من الاسئلة بدون اجابات. من خلال قياس سرعة النجوم في اذرع المجرة يمكن تحديد الجاذبية والكثافة المطلوبة للمحافظة عليهم في مداراتهم. في النتائج يبدو وكأن مجرة درب التبانة تحتوي على كثافة اقل بكثير من المطلوب للمحافظة على المجرة مجتمعة.

الحل الذي لاغنى عنه لتفسير الواقع ظهر في الثمانينات على شكل فكرة المادة المظلمة، التي تؤثر على ذاتها وعلى محيطها فقط من خلال قوة الجاذبية. نظرية المادة المظلمة من السهل التحقق منها، إذ عليها ان تحقق توقعات كونية محددة، يمكن مقارنتها مباشرة مع الملاحظات. مثلا تفترض وجود شكلا متواترا محدد للاشعة الخلفية للكون، كنوع من بصمة الاصبع لولادة الكون، مباشرة بعد الانفجار. عام 2003 جرى تأكيد وجود هذا الشكل بوضوح، بواسطة القمر الصناعي Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).

ونظرية المادة المظلمة تفترض ايضا ان المجرات، من ناحية الحجم، لم يجري نشوءها من الخارج للداخل وانما على العكس من الداخل الى الخارج. في البداية نشأت سحابة صغيرة ونجوم صغيرة وببطء اندمجت وزادت في الحجم. لذلك جرى تسمية النظرية " بالموديل الهرمي".

إذا صدقت النظرية سيعني ذلك ان جميع المجرات المجاورة حصلت على شكلها الحالي لاول مرة قبل بضعة مليارات من السنين. في ذات الوقت ينبغي انه كانت لهم اشكال غير منتظمة في طفولتهم.

للتأكيد من هذه الفرضية لابد للعلماء من النظر في الماضي. لرؤية ولادة اولى المجرات لابد من النظر الى اعماق 13 مليار سنة ضوئية. من الناحية التكنيكية سيكون ذلك تحدي هائل.

من عام 2003 الى عام 2004 وبعد ان جرى تقوية قدرة البتليسكوب الفضائي هوبل لتصبح في اقصاها، اصبح يركز على بقع سماوية، في منطقة برج العذراء"، طيلة اليوم. بنتيجة ذلك حصلنا على صور غاية في العمق. لقد حصلنا على صورة 10 آلاف مجرة قديمة، نشأت بعد الانفجار العظيم بـ 700 مليون سنة. المجرات صغيرة وتملك اشكال مشوهة يمكن ان تشبه السحلية. هذه الملاحظات تتوافق مع الموديل الهرمي.

ولكن التليسكوب العدسي الاكثر تطورا Very Large Telescope, ESOs, خلال عام 2004 اكتشف اربعة مجرات لولبية ناضجة تبعد 12 مليار سنة ضوئية عن مجرتنا. والمشكلة، انه حسب الموديل الهرمي، ظهرت المجرات الكبيرة على مسرح الكون، للمرة الاولى، عندما بلغ عمر الكون نصف عمره الحالي البالغ 13,7 مليار سنة. بذلك تكون المجرات اللولبية قد ظهرت قبل ماهو مفروض حسب الموديل الهرمي.

ولكن، بعد ان جرى إدخال عامل الثقب الاسود، ليلعب الدور اللرئيسي في تشكيل المجرات، اصبحت نظرية الموديل الهرمي متناسقة وتتطابق مع الواقع المُلاحظ.

عام 2000 اكتشفت المركبة تشاندرا ثقب اسود كثافته 2,6 مليون شمس (مثل شمسنا) ، في مركز درب التبانة. وبفضل مشروع Sloan Digital Sky Survey, لمسح الكون منهجيا، تم العثور على 120 الف ثقب اسود. وعلى خلفية هذه الاكتشافات التي تشير الى ان الثقب الاسود جسم كوني شائع، اصبح الاعتقاد ان كل مجرة، عند حجم معين، يوجد في مركزها ثقب اسود عظيم. وبفضل الفلكي جون ماغورريان، ظهر وجود علاقة بين الثقب الاسود في مركز المجرة وبين كامل المجرة، إذ ان كثافة الثقب الاسود في مركز المجرة تزداد طردا مع مجموع كثافة المجرة. والسؤال: هل كثافة الثقب الاسود هي المرتبطة مع كثافة المجرة ام العكس؟

حسب النظرية الكونية القديمة فإنه في الفترة المبكرة من تشكل المجرات، حدث ان نجوم كبيرة قد استهلكت وقودها وتحولت الى سوبرنوفا. وبعد الانفجار تركوا خلفهم ثقب اسود صغير قام بإمتصاص الغاز والغبار الكوني اليه. ولكون المجرات الكبيرة تملك مادة اكثر من الصغيرة سيكون الثقب الاسود في مركزها متماثل معها في الحجم النسبي.

وعند قيام المختصين بالحساب من خلال الموديل اعلاه يصلون الى ان ثقب اسود هائل سينشئ خلال بضعة مليارات من السنين. ولكن، لسوء حظ هذه النظرية نعلم بوجود ثقوب سوداء اقدم بكثير مما تفترضه الحسابات. مثلا تمكنت ناسا من العثور على ثقب اسود كثافته تعادل مليار شمس في مركز SDSSP J1306. هذا الثقب الاسود نشأ في المليار الاول من الاعوام من تاريخ الكون. هذا الحدوث سريع للغاية بالمقارنة مع ماتفترضه النظرية القديمة. لهذا السبب، العديد من الفلكيين اقترحوا إعادة النظر بالنظرية لتصبح بالعكس تماما. لربما لم تكن المجرات هي التي انشأت الثقوب السوداء وانما الثقوب السوداء هي التي كانت البذرة التي خلقت المجرات. على قاعدة هذا التغيير في الموديل الهرمي تصبح العملية سريعة ومتطابقة تماما مع الملاحظات الواقعية.

بذلك فإن الموديل الاخير لطريقة نشوء مجرة التبانة يصبح على الشكل التالي:


رقصة التحام المجرات
الاجسام الكونية الاولى التي نشأت بعد الانفجار العظيم وبفضله كانت مجموعات من الشموس الهائلة، تصل قدرة الواحدة منهن الى قوة 200 شمس، واستمرت بالإشتعال لمدة 10 مليون سنة. عندما وصلت الى مرحلة السوبرنوفا انفجرت النجوم وانتشرت مكوناتها، التي اصبحت ذرات اكثر تعقيدا، في الفضاء. وانفجار السوبر نوفا خلق ثقوب سوداء صغيرة جرت اليها المكونات الذرية القريبة لتنتهي الى كثافة هائلة، يدور حولها سحابة الغبار الكوني، لتكون مجرات صغيرة، خالقة الظروف لولادة النجوم من الجيل الثاني. وعلى مدى ملايين السنوات التحمت هذه المجرات الصغيرة ببعضها مكونة مجرة كبيرة: مجرة درب التبانة.

وعلى العكس مما كان معتقدا لازالت مجرة درب التبانة في حالة البناء. لقد تمكن الفلكييون من رؤية كمية كبيرة من الغاز الكوني، تتدخل في كل لحظة الى مجرتنا وتتشكل منها شموس جديدة.
عدا عن ذلك، نجد ان مجرة درب التبانة تقوم الان بعملية واسعة لامتصاص مجرات صغيرة مجاورة. والمؤشرات تشير الى حتمية حدوث اصطدام كبير بين المجرات، كما ان التشبيه الكمبيوتري لباحثين على رأسهم Tiziana di Matteo تعطينا فكرة عن الصورة التي سينتهي الامر اليه. مجموعة المجرات التي تنتمي اليها مجرتنا متكونة من 40 مجرة، ومجرة اندرامونا في الاكبر بينهم. والان تقترب اندرانوما ودرب التبانة من بعضهما بسرعة نصف مليون كيلومتر في الساعة. بعد ثلاثة مليارات سنة سيلتقون ببعضهما. الاصطدام سيؤدي الى عملية رقص كونية بين جاذبية المكونات المادية لكلا منهما، تنتهي بإلتحامات مادية وبعد 20 مليار سنة تنشا مجرة جديدة.

من هنا نرى انه لايجوز النظر الى المجرات على انها مستحاثات زمنية وانما كائنات حية في تطور دائم، تماما كما هو الحال في نظرية داروين. غير انه سيأتي الوقت التي تتوقف فيه المجرات عن التطور. ذلك سيحدث عندما يؤدي التوسع الكوني الى ابتعاد المجرات عن بعضها البعض الى مسافات هائلة بحيث تصبح كل مجرة جزيرة كونية منعزلة تماما. عندها ستبدأ الثقوب السوداء في اكل المجرة من الداخل.