زوج من علماء الكون ذوي الخيال الواسع لديهم أخبار رائعة للجميع: إذا كان هناك ثقب أسود بدائي يمر عبر جسدك، فمن المحتمل أنك لن تموت.
يعد هذا الطمأنينة غير المتوقعة جزءًا من فرضيتهم الأكبر حول المكان الذي قد يجد فيه العلماء ثقوبًا سوداء بدائية (PBH): ثقوب سوداء نظرية قديمة وصغيرة وعالية الكثافة. وفي دراسة نشرت في عدد ديسمبر من مجلة فيزياء الكون المظلم ومتاح على الإنترنت منذ سبتمبر، يقترح علماء الكونيات أن الأدلة على PBHs قد تكون موجودة داخل الأجرام السماوية المجوفة، وكذلك في الأجسام هنا على الأرض.
وقال ديجان ستويكوفيتش من جامعة بوفالو، والذي شارك في كتابة الدراسة، في بيان للجامعة: “علينا أن نفكر خارج الصندوق، لأن ما تم القيام به للعثور على الثقوب السوداء البدائية في السابق لم ينجح”.
الثقوب السوداء “المألوفة”، إذا جاز لنا أن نطلق عليها هذا الاسم، تتشكل عادةً في أعقاب النجوم المحتضرة التي تنهار إلى الداخل. من ناحية أخرى، ربما تكونت الثقوب السوداء البدائية قد تشكلت بعد وقت قصير من الانفجار الكبير، عندما انهارت مناطق من الفضاء الكثيف أيضًا إلى الداخل، حتى قبل وجود النجوم، ومن هنا جاء السبب: بدائي جزء.
لقد وضع العلماء نظريات حول وجود PBHs لعقود من الزمن، لكنهم لم يلاحظوا وجودها فعليًا. وفقًا للدراسة، يقترح بعض العلماء أن PBHs قد تكون في حد ذاتها مادة مظلمة (المادة الغامضة التي تشكل 85٪ من كتلة الكون). وكتب الباحثون في الدراسة: “ربما تكون الثقوب السوداء البدائية الصغيرة (PBHs) هي الآثار الأكثر إثارة للاهتمام من الكون المبكر”.
حسب ستويكوفيتش وزميله أنه إذا انطلق PBH سريع جدًا بكتلة 2.2 × 10^19 رطل (أي 22 متبوعًا بـ 18 صفرًا) عبر جسم صلب، فإنه سيترك وراءه نفقًا سمكه 0.1 ميكرون. هذا صغير، لكنه لا يزال مرئيًا باستخدام مجاهر قوية، مما يعني أنه يمكننا التحقق من الأشياء من حولنا بحثًا عن دليل على وجودها.
تتمتع الأجسام الأقدم بفرص أكبر لتحمل نفق PBH، وفقًا لعلماء الكونيات. لا تزال “الاحتمالات الأعلى” ضئيلة جدًا – فقد حسبوا أن احتمال إطلاق PBH عبر صخرة عمرها مليار عام هو 0.000001 بالمائة – ولكن ليس الصفر.
وأوضح ستويكوفيتش في البيان: “إن فرص العثور على هذه التوقيعات ضئيلة، لكن البحث عنها لن يتطلب الكثير من الموارد والمردود المحتمل، وهو أول دليل على وجود ثقب أسود بدائي، سيكون هائلاً”.
يعيدنا هذا إلى احتمالات قيام PBH بالحفر في جسدك، وهي احتمالات أقل حتى من تلك التي تقترب من صخرة يبلغ عمرها مليار عام. ومع ذلك، حتى لو حدث ذلك، فإن الباحثين واثقون من أنك لن تتعرض لإصابة كبيرة، لأن الأنسجة البشرية لديها توتر منخفض، مما يعني أنه من المحتمل أن يمر PBH دون تمزق.
وقال ستويكوفيتش: “إذا تحركت قذيفة عبر وسط بسرعة أكبر من سرعة الصوت، فلن يكون لدى البنية الجزيئية للوسط الوقت الكافي للاستجابة”. “ارمي حجرًا عبر النافذة، فمن المرجح أن تتحطم. أطلق النار على النافذة بمسدس، فمن المرجح أن يترك ثقبًا. ستمنع سرعة PBH أيضًا من إطلاق الكثير من طاقته الحركية داخل جسمك.
يقترح ستويكوفيتش وزميله دي تشانج داي من جامعة دونج هوا الوطنية وجامعة كيس ويسترن ريزيرف أيضًا البحث عن أدلة PBH في الأجرام السماوية ذات الكتل المنخفضة بشكل مدهش. ويفترضون أنه إذا انطلق PBH عبر جسم مثل كوكب أو قمر أو كويكب ذو قلب سائل، فقد ينحصر في الداخل ويفرغ مركزه بالمكنسة الكهربائية، مما يؤدي إلى تجويفه حتى يزيحه تأثير خارجي.
وأوضح ستويكوفيتش: “إذا كان الجسم يحتوي على نواة مركزية سائلة، فيمكن لـ PBH الملتقط أن يمتص اللب السائل، الذي تكون كثافته أعلى من كثافة الطبقة الصلبة الخارجية”. من ناحية أخرى، فإن الأجرام السماوية التي ليس لها نواة سائلة ستحمل أنفاقًا دقيقة مماثلة لتلك الموجودة في الأجسام الصلبة على الأرض.
ونتيجة لذلك، يقترح الثنائي أن يبحث علماء الفلك عن الأجرام السماوية ذات الكثافة (والتي يمكن حسابها من مداراتها) أقل بكثير من المتوقع. ويجب أيضًا أن تكون أصغر من عُشر نصف قطر الأرض، نظرًا لأن أي شيء أكبر منها سوف ينهار على نفسه.
وعلى الرغم من أن هذه المعايير، على حد تعبير ستويكوفيتش، “خارجة عن المألوف”، إلا أن الباحثين يؤكدون على أن مثل هذه الدراسات النظرية ضرورية. وقال: “إن أذكى الأشخاص على هذا الكوكب يعملون على حل هذه المشكلات منذ 80 عامًا ولم يحلوها بعد”. “نحن لسنا بحاجة إلى تمديد مباشر للنماذج الحالية. ربما نحتاج إلى إطار عمل جديد تمامًا».
على الرغم من أن الشخص العادي لن يشارك في البحث الجديد عن الثقوب السوداء البدائية، فهذه هي علامتك لتنبيه المجتمع العلمي إذا حدث شيء غير متوقع عبر جسمك.