تويت
تنتشر الثقوب السوداء الهائلة في الكون، آبار الجاذبية المتوحشة تلك التي تربط المجرات ببعضها وتحيط نفسها بشرانق دوارة من الغبار ينبعث منها أشعة سينية ساطعة. وفي بعض الأحيان تنبثق عبر أقطابها أعمدة لامعة من المادة، وينتج عن ذلك انبثاق مرئي عبر الفضاء. يظن بعض العلماء أن مراكز الجاذبية الكبيرة هذه قد تستضيف عشرات الآلاف من الكواكب التي قد تدور حولها.
اقترح العلماء تسمية هذه الكواكب بـ Blanets (وهي كواكب – Planets باستبدال الحرف الأول بالحرف B من Blackholes)، تتشكل هذه الكواكب من سحابة الغبار التي تدور حول الثقب. وهي لا تختلف كثيرًا عن الكواكب التي تدور حول النجوم العادية، فبعضها صلبٌ وذو طبيعة صخرية كالأرض وعلى الأرجح بحجم يفوق الأرض 10 مرات، وبعضها الآخر شبيهٌ بالكواكب الغازية العملاقة كنبتون في نظامنا الشمسي. ونكاد نجزم بأنها غير مرئية فهي مختبئة في قرص المادة الذي تشكلت منه، وهي صغيرةً جدًا مقارنةً معه.
في ورقتين بحثيتين نُشِرتا في المجلة الفيزيائية الفلكية في نوفمبر 2019 وأرشيف المقالات العلمية arXiv في يوليو 2020 طرح فريق من الباحثين مسألة وجود كواكب تدور حول ثقوب سوداء.
لا تستضيف جميع الثقوب السوداء فائقة الضخامة كواكب. يُعد التحول إلى كرة صلبة حول الثقب الأسود من المادة أكثر تعقيدًا منه في قرص الكواكب الأولية حول نجم يافع. إنّ الغبار والغاز اللذين يدوران حول الثقب الأسود فائق الضخامة أقل كثافةً جدًا من تلك التي تدور حول نجم يافع، وقد تكون الهالة الناتجة عن المادة المتساقطة على حافة أفق الحدث شديدة الحرارة والسطوع فقد لا يتشكل الجليد في أي مكان من القرص الدوار. والجليد يعتبر عنصرًا أساسيًا في تكوين الكواكب.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة كيتشي وادا، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كاجوشيما في اليابان: «إن جزيئات الغبار المغطاة بالجليد تميل إلى التكتل معًا عند اصطدامها، مثل التصاق مكعبي ثلج عند اصطدامهما، بينما لا تلتصق جزيئات الغبار ببعضها. بمرور الوقت تنمو هذه الكتل وتزداد جاذبيتها فتصبح قادرة على سحب المزيد من الغبار. والكتل التي تنمو بما يكفي تشكل لاحقًا كواكب صخرية».
قال وادا للايف ساينس: «في غياب الماء المتجمد أو ثاني أكسيد الكربون -الجليد الجاف- يصعب تشكل كوكب حول ثقب أسود». فوجد الباحثون أن بعض الثقوب السوداء تملك خطوطًا جليدية في قرص المادة الدوارة، وتكون درجات حرارة الفضاء ما بعد هذه الخطوط منخفضة بما يكفي لتشكّل الجليد.
وأضاف: «خلف هذه الحدود، تكون جزيئات الغبار مغطاة بالجليد، ونتيجةً لذلك ترتبط هذه الجزيئات بسهولة عند اصطدامها».
قد تتشكل خلف خط الجليد كواكب صخرية تدريجيًا من كتل أكبر في فترة تقدر بنحو 10 ملايين سنة. وإذا جذبت هذه الكواكب الصخرية الأولية ما يكفي من الغازات تشكل في نهاية المطاف كواكب غازية عملاقة. ولكن لن يحدث أي من ذلك دون وجود طبقة رقيقة من الجليد حول ذرات الغبار. لذلك تعد الثقوب السوداء فائقة الضخامة الباردة والخافتة -كالثقب الأسود في مركز درب التبانة- ذات قابلية أكبر لاستضافة هذه الكواكب العجيبة.
وقال وادا: «إن وجود هذه الكواكب ليس مفاجئًا. فالأقراص الكوكبية الأولية تشبه دوامات المادة حول الثقوب السوداء. ولم يُجرِ أحد دراسات حول إمكانية تشكل الكواكب حول الثقوب السوداء فائقة الضخامة، يرجح السبب إلى أن الباحثين في مجال تكوين الكواكب لا يعرفون الكثير عن نوى المجرات النشطة». النواة المجرة النشطة هي المنطقة المحيطة بثقب أسود فائق الضخامة في مركز مجرةٍ ما.
ما يزال وادا وزملاؤه يعملون على تفاصيل نظريتهم عن الكواكب الدوارة حول الثقوب السوداء. صحّح الفريق في الورقة البحثية التي نشرت عام 2020 نموذجهم المنشور في عام 2019 وطوروه. وقال وادا إن نموذجهم الأصلي كان رخوًا للغاية، فكانت الكواكب كبيرةً بكثافةٍ منخفضة. أما نموذجهم المطور فكان ذا كواكب أكثر كثافة وواقعية.
وقال وادا إنهم صقلوا فهمهم حول سلوك جزيئات الغبار الدوارة حول الثقوب السوداء فائقة الضخامة -حيث تتوزع بشكل أكثر انتشارًا من توزعها حول النجوم- ككتل عند تجمعها معًا في البيئة الغازية قليلة كثافةً لقرص الثقب الأسود فائق الضخامة عن تلك الموجودة حول النجوم.
قال وادا: «من الصعب التنبؤ بهيئة سطح هذه الكواكب. لنضع جانبًا غرابة دوران هذه الكواكب حول ثقب أسود، ستدور الكواكب نفسها على مسافة أبعد بكثير عن بعضها وعن الثقب الأسود مقارنةً بالمسافة التي تدور بها الأرض عن الشمس أو بعدها عن بقية كواكب المجموعة الشمسية، فقد تفصل عشرات السنين الضوئية بين هذه الكواكب والثقب الأسود الذي تدور حوله، ما يجعلها تبدو منعزلة».
ويوضح وادا: «لا يوجد طريقة حتى اللحظة لمعرفة أتوجد الحياة على هذه الكواكب؟ وهل سيسمح الضوء فوق البنفسجي والأشعة السينية المنبعثة من هالة الثقب الأسود بتشكل حياة الفضائيين وازدهارها في هذه البقعة النائية من الكون؟ هل هنالك سكان في هذه الكواكب ينظرون إلى النجوم ويتساءلون أتدور كواكب صخرية وغازية حولها؟ وهل يسمون هذه الكواكب (Slanets) أي الكواكب الدوارة حول النجوم؟».
اقترح العلماء تسمية هذه الكواكب بـ Blanets (وهي كواكب – Planets باستبدال الحرف الأول بالحرف B من Blackholes)، تتشكل هذه الكواكب من سحابة الغبار التي تدور حول الثقب. وهي لا تختلف كثيرًا عن الكواكب التي تدور حول النجوم العادية، فبعضها صلبٌ وذو طبيعة صخرية كالأرض وعلى الأرجح بحجم يفوق الأرض 10 مرات، وبعضها الآخر شبيهٌ بالكواكب الغازية العملاقة كنبتون في نظامنا الشمسي. ونكاد نجزم بأنها غير مرئية فهي مختبئة في قرص المادة الذي تشكلت منه، وهي صغيرةً جدًا مقارنةً معه.
في ورقتين بحثيتين نُشِرتا في المجلة الفيزيائية الفلكية في نوفمبر 2019 وأرشيف المقالات العلمية arXiv في يوليو 2020 طرح فريق من الباحثين مسألة وجود كواكب تدور حول ثقوب سوداء.
لا تستضيف جميع الثقوب السوداء فائقة الضخامة كواكب. يُعد التحول إلى كرة صلبة حول الثقب الأسود من المادة أكثر تعقيدًا منه في قرص الكواكب الأولية حول نجم يافع. إنّ الغبار والغاز اللذين يدوران حول الثقب الأسود فائق الضخامة أقل كثافةً جدًا من تلك التي تدور حول نجم يافع، وقد تكون الهالة الناتجة عن المادة المتساقطة على حافة أفق الحدث شديدة الحرارة والسطوع فقد لا يتشكل الجليد في أي مكان من القرص الدوار. والجليد يعتبر عنصرًا أساسيًا في تكوين الكواكب.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة كيتشي وادا، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كاجوشيما في اليابان: «إن جزيئات الغبار المغطاة بالجليد تميل إلى التكتل معًا عند اصطدامها، مثل التصاق مكعبي ثلج عند اصطدامهما، بينما لا تلتصق جزيئات الغبار ببعضها. بمرور الوقت تنمو هذه الكتل وتزداد جاذبيتها فتصبح قادرة على سحب المزيد من الغبار. والكتل التي تنمو بما يكفي تشكل لاحقًا كواكب صخرية».
قال وادا للايف ساينس: «في غياب الماء المتجمد أو ثاني أكسيد الكربون -الجليد الجاف- يصعب تشكل كوكب حول ثقب أسود». فوجد الباحثون أن بعض الثقوب السوداء تملك خطوطًا جليدية في قرص المادة الدوارة، وتكون درجات حرارة الفضاء ما بعد هذه الخطوط منخفضة بما يكفي لتشكّل الجليد.
وأضاف: «خلف هذه الحدود، تكون جزيئات الغبار مغطاة بالجليد، ونتيجةً لذلك ترتبط هذه الجزيئات بسهولة عند اصطدامها».
قد تتشكل خلف خط الجليد كواكب صخرية تدريجيًا من كتل أكبر في فترة تقدر بنحو 10 ملايين سنة. وإذا جذبت هذه الكواكب الصخرية الأولية ما يكفي من الغازات تشكل في نهاية المطاف كواكب غازية عملاقة. ولكن لن يحدث أي من ذلك دون وجود طبقة رقيقة من الجليد حول ذرات الغبار. لذلك تعد الثقوب السوداء فائقة الضخامة الباردة والخافتة -كالثقب الأسود في مركز درب التبانة- ذات قابلية أكبر لاستضافة هذه الكواكب العجيبة.
وقال وادا: «إن وجود هذه الكواكب ليس مفاجئًا. فالأقراص الكوكبية الأولية تشبه دوامات المادة حول الثقوب السوداء. ولم يُجرِ أحد دراسات حول إمكانية تشكل الكواكب حول الثقوب السوداء فائقة الضخامة، يرجح السبب إلى أن الباحثين في مجال تكوين الكواكب لا يعرفون الكثير عن نوى المجرات النشطة». النواة المجرة النشطة هي المنطقة المحيطة بثقب أسود فائق الضخامة في مركز مجرةٍ ما.
ما يزال وادا وزملاؤه يعملون على تفاصيل نظريتهم عن الكواكب الدوارة حول الثقوب السوداء. صحّح الفريق في الورقة البحثية التي نشرت عام 2020 نموذجهم المنشور في عام 2019 وطوروه. وقال وادا إن نموذجهم الأصلي كان رخوًا للغاية، فكانت الكواكب كبيرةً بكثافةٍ منخفضة. أما نموذجهم المطور فكان ذا كواكب أكثر كثافة وواقعية.
وقال وادا إنهم صقلوا فهمهم حول سلوك جزيئات الغبار الدوارة حول الثقوب السوداء فائقة الضخامة -حيث تتوزع بشكل أكثر انتشارًا من توزعها حول النجوم- ككتل عند تجمعها معًا في البيئة الغازية قليلة كثافةً لقرص الثقب الأسود فائق الضخامة عن تلك الموجودة حول النجوم.
قال وادا: «من الصعب التنبؤ بهيئة سطح هذه الكواكب. لنضع جانبًا غرابة دوران هذه الكواكب حول ثقب أسود، ستدور الكواكب نفسها على مسافة أبعد بكثير عن بعضها وعن الثقب الأسود مقارنةً بالمسافة التي تدور بها الأرض عن الشمس أو بعدها عن بقية كواكب المجموعة الشمسية، فقد تفصل عشرات السنين الضوئية بين هذه الكواكب والثقب الأسود الذي تدور حوله، ما يجعلها تبدو منعزلة».
ويوضح وادا: «لا يوجد طريقة حتى اللحظة لمعرفة أتوجد الحياة على هذه الكواكب؟ وهل سيسمح الضوء فوق البنفسجي والأشعة السينية المنبعثة من هالة الثقب الأسود بتشكل حياة الفضائيين وازدهارها في هذه البقعة النائية من الكون؟ هل هنالك سكان في هذه الكواكب ينظرون إلى النجوم ويتساءلون أتدور كواكب صخرية وغازية حولها؟ وهل يسمون هذه الكواكب (Slanets) أي الكواكب الدوارة حول النجوم؟».