قد تؤدي عمليات التحليق بالقرب من الثقوب السوداء البدائية إلى تعديل مدارات الكواكب وأقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
قد يعلن ثقب أسود بدائي في النظام الشمسي (موضح في الصورة) عن وجوده عن طريق تغيير مدارات الكواكب.
Credit:Benjamin V. Lehmann
قد تكون الثقوب السوداء التي يبلغ حجمها حجم ذرة الهيدروجين تتجول عبر النظام الشمسي دون أن يلاحظها أحد. ولكن أيامها الخفية قد تكون معدودة.
يقترح فريقان من الباحثين طرقًا للبحث عن هذه الأجسام الصغيرة الافتراضية، والتي قد يكون لها كتلة كويكب. ولأنها تشكلت في طفولة الكون، فهي تُعرف باسم الثقوب السوداء البدائية.
وإذا كانت موجودة، فإن الثقوب السوداء البدائية في هذا النطاق الكتلي قد تفسر بعض أو كل المادة المظلمة في الكون . إن هذا المصدر غير المرئي للكتلة يمارس تأثيرًا جاذبيًا على المجرات، ويبدو محيرًا أنه يفوق المادة العادية بنحو 6 إلى 1. لقد جاءت عمليات البحث المكثفة عن الجسيمات دون الذرية التي يمكن أن تفسر المادة المظلمة فارغة، مما أدى إلى التركيز الجديد على الثقوب السوداء البدائية .
تتشكل الثقوب السوداء عادةً عندما ينهار نجم محتضر، مما ينتج عنه ثقب أسود بكتلة لا تقل عن عدة أضعاف كتلة الشمس. يعتقد بعض العلماء أن الثقوب السوداء الأصغر ربما تكون قد تشكلت في الكون المبكر، ربما من التقلبات الكمية التي تسببت في انهيار أجزاء من الفضاء بشكل مباشر.
عندما يمر مثل هذا الثقب الأسود البدائي بالقرب من كوكب، فإنه يمكن أن ينتج تأثيرات ملحوظة على الرغم من حجمه الصغير، وفقًا لتقرير الباحثين في 17 سبتمبر في Physical Review D. تقول عالمة الكونيات سارة جيلر، زميلة مؤسسة العلوم الوطنية ومقرها جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز: "ستكون قوة الجاذبية القوية بشكل لا يصدق لهذا الثقب الأسود البدائي سببًا في جعل المريخ يتأرجح في مداره حول الشمس". وفي المستقبل، تخطط جيلر وزملاؤها للشراكة مع باحثين ماهرين في إجراء محاكاة مفصلة للنظام الشمسي للبحث في البيانات عن التذبذبات. وعلى نحو مماثل، قد يتسبب تحليق ثقب أسود بدائي بالقرب من الأرض في دفع أقمار GPS وشبكات الأقمار الصناعية المماثلة، وفقًا لما ذكره عالم الكونيات سيباستيان كليسي وزملاؤه في 16 سبتمبر/أيلول في نفس المجلة. إذا مر ثقب أسود بدائي بكتلة كويكب حول الأرض على بعد آلاف أو مئات الآلاف من الكيلومترات، فقد تغير الأقمار الصناعية ارتفاعها بمقدار صغير ولكن يمكن اكتشافه. يقول كليسي من جامعة بروكسل الحرة في بلجيكا: "من المثير جدًا أن نعرف أن لدينا بعض المجسات التي يمكن استخدامها للكشف حقًا عن الثقوب السوداء الوليدة في النظام الشمسي". قد تمر الثقوب السوداء البدائية التي تبلغ كتلتها كتلة الكويكب عبر النظام الشمسي الداخلي مرة واحدة فقط كل عقد من الزمان. لحسن الحظ، يمتلك العلماء عقودًا من البيانات حول مسارات الأقمار الصناعية. وينطبق الشيء نفسه على مدار المريخ، وذلك بفضل المركبات الفضائية والأقمار الصناعية حول الكوكب.
وبالمقارنة بتقنية التذبذب الكوكبي، فإن البحث عبر الأقمار الصناعية سيكون حساسًا للثقوب السوداء البدائية ذات الكتل الأصغر. ويقول عالم الفيزياء الفلكية وعالم القياس برونو برتراند من المرصد الملكي البلجيكي في أوكل، والذي شارك في تأليف ورقة القمر الصناعي: "إنه مكمل للغاية".
يمكن للكويكبات العادية أن تحاكي توقيع الثقوب السوداء البدائية. لكن الثقوب السوداء سيكون لها سرعات تبلغ حوالي 200 كيلومتر في الثانية وتأتي من خارج النظام الشمسي. وهذا نادر بالنسبة للصخور الفضائية . يقول الفيزيائي بن ليمان من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهو أحد مؤلفي الورقة البحثية حول الطريقة الكوكبية: "لم نر قط جسمًا يمر عبر النظام الشمسي يتمتع بالخصائص التي نربطها بعبور ثقب أسود". ومع ذلك، لحسم القضية، من الناحية المثالية، سيكتشف العلماء التذبذب في الوقت الفعلي ويتحققون من أي صخور فضائية يمكن أن تفسر ذلك.
ويقول عالم الفيزياء الفلكية أندرياس بوركيرت من جامعة لودفيج ماكسيميليان في ميونيخ في ألمانيا، والذي لم يشارك في الدراستين، إن التأثيرات الأخرى التي قد تؤدي إلى تعديل مدارات الكواكب يجب أن تؤخذ في الاعتبار أيضًا، مثل الرياح الشمسية للجسيمات المشحونة التي تتدفق من الشمس. ويقول إن تقنية الأقمار الصناعية قد تكون صعبة بشكل خاص، ويجادل بأن مرور ثقب أسود بدائي بالقرب من الأرض بما يكفي للكشف عنه قد يكون حدثًا نادرًا للغاية. لذلك، في الوقت الحالي، يقول بوركيرت، "لا أعتقد أنه واقعي". ولكن "أنا متفائل بأنه قد يكون ممكنًا في مرحلة ما".
المصدر: