جائزة نوبل للفيزياء لعلماء تابعوا تموجات في النسيج الكوني

تقاسم ثلاثة علماء جائزة نوبل للفيزياء لهذا العام تثميناً لدورهم في تعقب تموجات ثقالية تمخر عباب الكون، وهي نفس موجات الجاذبية التي تنبأ بها قبل قرن عالم الفيزياء الأشهر ألبرت آينشتاين، والتي تكشف عن فهم أكثر حداثة للكون.

تقاسم كل من راينر وايس وباري باريش وكيب ثورن جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2017 تقديراً لدورهم الرائد في رصد الموجات الثقالية. الفائزون الثلاثة أمريكيون، وقد أعلنت فوزهم الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم الثلاثاء (الثالث من تشرين الأول/ أكتوبر 2017).

إنجاز العلماء الثلاثة يتعلق بتعقب آثار وإثبات وجود الموجات الثقالية، وهي تموجات في نسيج الزمكان التي تنبأ بها ألبرت آينشتاين في النظرية النسبية العامة وأحدثت ثورة في علم الفيزياء الفلكية عندما أعلن عن رصدها للمرة الأولى مطلع العام الماضي.

الأكاديمية في بيان لها وصفت هذا الإنجاز بالقول: "هذا شيء جديد ومختلف تماماً ويفتح عوالم غير مرئية". وأضافت: "ثروة من الاكتشافات تنتظر من ينجحون في رصد الموجات وترجمة رسالتها". وتبلغ قيمة الجائزة تسعة ملايين كرونة سويدية (1.1 مليون دولار).

Illustration gekrümmter Raum Gravitationswellen

وتنشأ الموجات الثقالية نتيجة اندماج الثقوب السوداء ذات الكثافة المهولة ورصدت باستخدام أشعة الليزر في مرصد قياس الموجات الثقالية بالليزر. ونقلت وكالة رويترز للأنباء عن الأكاديمية السويدية: "كانت الإشارة ضعيفة للغاية عندما وصلت الأرض لكنها تعد بالفعل بثورة في الفيزياء الفلكية".

من جانبه اعتبر آريل غوبار من الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أنّ إنجاز الفائزين يترجم إلى "أنّ بوسعنا الآن دراسة عمليات كان من المحال معرفتها بانقطاعنا المطلق عن الزمن الماضي"، وذهب إلى القول: "أفضل مقارنة لهذا المنجز هي اكتشاف غاليليو للتلسكوب الذي مكننا من معرفة أن لكوكب المشتري أقمار تحوم حوله، فأدرك العقل البشري فجأة أنّ الكون أكثر اتساعاً بقدر أكبر بكثير مما كنا نظن".

وكشف تقرير لوكالة أسوشيتدبرس عن أنّ الفائزين عرفوا مصدر تموجات ثقالية ناجمة عن تصادم ثقبين أسودين قبل نحو 1.3 مليار سنة، وهو رقم مهول لا يتخيله العقل البشري.

من جانبه، علّق الفائز باري باريش بالقول: "هذا الفوز هو انتصار لآينشتاين، انتصار كبير جداً".

ومن بين جوائز العلوم، تحتل جائزة الفيزياء مكانة محورية نظراً للأسماء العظيمة على قائمة من فازوا بها عبر السنين مثل آينشتاين ونيلز بور وماري كوري، وهي إحدى امرأتين فقط فازتا بجائزة نوبل في الفيزياء. وفاز وايس بنصف جائزة هذا العام، فيما يتقاسم باريش وثورن النصف الآخر.

م.م/ ي.أ ( رويترز، اسوشيتد بريس بالإنكليزية)

كأنه كتلة من العدم؟

ليست الثقوب السوداء ثقوبا، وإنما هي بقايا نجوم ميتة. وتمضي ملايين، بل ومليارات الأعوام قبل أن ينقضي عمر هذا النجم أو ذاك وتتحول بقاياه إلى ثقب أسود.

انفجار السوبرنوفا

سوبرنوفا أو ما يطلق عليه الانفجار المستعرّ الأعظم، أو الطارف الأعظم، وهو تعبير يصف انفجارات تحدث عند نهاية عمر النجم. وأثناء هذا الانفجار تنهار كتلة النجم في انفجار عظيم، يبث ضوء شديد الإشعاع وكأنه مجرة.

قوة الانفجار العكسية

تحت تأثير الجاذبية الذاتية، تبدأ كتلة النجم مرحلة انهياره بالانضغاط. ويحدث فيها انهيار من نوع خاص ناجم عن قوة الانفجار العكسية، فالضغط يجعل النجم صغيرا جدا ويتحول إلى ثقب أسود شديد الكثافة، وهي عملية معقدة تساعدنا على فهمها النظرية النسبية لآينشتاين.

تكون الثقب الأسود

وبفعل الجاذبية القوية للثقب الأسود، يمتص الأخير كل الكتل القريبة منه كالنجوم والكواكب الأخرى، بل حتى الضوء الذي يمتصه الثقب الأسود فيعجز عن الانفلات منه بفعل قوة الجاذبية.

الكتلة والمصير النهائي للنجم

لا تتحول كل النجوم بالضرورة إلى ثقوب سوداء، إلا إذا فاقت كتلتها 1,4 من كتلة الشمس وإلا فإنها تتحول إلى قزم أبيض. أما إذا تجاوزت الكتلة تلك النسبة، فإما أن يتحول النجم إلى ثقب أسود أو نجم نيوتروني، علما أن الأول يتكون من كتلة أكبر بكثير من تلك التي يتكون منها النجم النيوتروني.

لغز الثقوب السوداء العملاقة

يميز العلماء بين أنواع من الثقوب السوداء حسب كتلتها، ومنها الثقب الأسود الصغير المتكون من معجل جسيمات، وثقب متوسط الكتلة، وهي أجرام تبلغ كتلتها بين أربع وخمس عشرة مرة الكتلة الشمسية، إضافة إلى الثقوب المتوسطة والعملاقة التي يمكن أن تتجاوز ملايين المرات كتلة الشمس.

وجود غير مرئي؟

الثقوب السوداء غير مرئية ولا ينبعث منها الضوء. ولأن الثقب يجذب إليه كل أشكال المادة من حوله، فلا يمكن رصده إلا من خلال التأثير الذي يمارسه في محيطه.

بين النجم..والثقب!

رصد ثقب أسود لأول مرة عام 1972 من قبل تيلسكوب سينيوس إكس واحد، وإلى ذلك التاريخ ساد جدل واسع بين العلماء حول وجود الثقوب السوداء أصلا، نظرا للتشابه بينها وبين النجوم النيترونية الدوارة.

الاكتشاف الجديد

اكتشف رواد الوكالة الأوروبية للفضاء نوعا جديدا من الثقوب السوداء، معتمدين في ذلك على مسبار حمله "آريان-5" الذي أطلق عام 1999. وتبلغ كتلة هذا الثقب ما يوازي خمسمائة ضعف كتلة الشمس. وقد ذلك الحلقة المفقودة بين أحجام الكتل الخفيفة والضخمة للثقوب السوداء. وأطلق العلماء اسم "أتش أل أكس-1" على هذا الثقب الأسود.

لغز دائم

وإلى غاية اللحظة لم يتوصل العلماء إلى تفسير ظاهرة الثقوب السوداء بالكامل، فهي لازالت ظاهرة تستدعي المزيد من الأبحاث.

مواضيع