لم يكن هناك أمر اعتيادي أكثر من رؤية ستار الليل تتبدل حلته مع ميلان قوس المجرّة المتلألئ في قعر السماء، فدرب التبانة المرصّع بملايين المصابيح المضاءة يدور في سماء الأرض كما لو أن كوكبنا كان هو الثابت وكلّ ما سواه في حركة دائمة.

وبطبيعة الحال، فالحضارات البشرية على مر العصور ارتكنت إلى النجوم في كتابة التاريخ وتحديد المواقيت وأعمار المواثيق، فكانوا يدركون نجوما بعينها لما تتميز به من لمعان ساطع ولون برّاق، مثل نجم الشعرى اليمانية "سيريوس" (Sirius) الواقع في كوكبة الكلب الأكبر، والذي احتلّ مرتبة دينية مرموقة لدى الفراعنة والعرب، والعديد من النجوم الأخرى كنجم سهيل وغيره.

وقد كان الأمر مقتصرا على هذا المشهد "الرومانسي" لمجرة درب التبانة التي بدت مستقرّة في عين الرائي، ولم يتعرض هذا المشهد للتشويش إلا مع نشأة نظرية النسبية العامة على يد العالم "ألبرت أينشتاين" في عام 1915، والتي تنبأت بوجود أجسام سحرية مثيرة قادرة على ابتلاع أيّ جسم يصادفها، أشبه بوحوش هائجة جائعة قابعة في غياهب الكون تُعرف علميا بالثقوب السوداء.

ومع التقدم العلمي الذي طرأ على البشرية خلال العقود القليلة الماضية، ساهم ذلك في تشكيل قاعدة راسخة لملامسة السماء عن بعد، فكان بدلا من المعاينة المرئية المباشرة المحدودة، استعان العلماء بالرصد الراديوي غير المرئي والقادر على تحليل الموجات الكهرومغناطيسية المشعة من كافة الأجسام ذات التفاعلات النووية.

بل فاق الأمر ذلك، فاليوم ثمة مراصد فلكية مختصة لكشف موجات الجاذبية الناتجة عن اهتزاز وتشوه أوتار النسيج الكوني بفعل كتل ضخمة متسارعة تحوم حول بعضها، وكان قد أعلن فريق "مرصد الليزر المتطور لقياس تداخل الموجات الجاذبية" (ليغو) في عام 2016 عن اكتشاف موجات ثقالية ناتجة من

اندماج زوج من الثقوب السوداء، ويعد الحدث سابقة تاريخية في الحضارة البشرية.¹

أم العلوم.. برج القوس وكوكبة الرامي

حظيت مراقبة السماء باهتمام فائض منذ مطلع البشرية وعبر العصور، ومرّ بتطورات عدة، حتى بات الأمر إحدى العلامات الفارقة في مؤشر الازدهار الحضاري لدى الحضارات، وقلّما وُجِد عالم أو فيلسوف قديم لم يكن ضليعا في الفلك لما كان يحتل هذا العلم من منزلة مرموقة في سلم العلوم الطبيعية.

وبسبب المراقبة الطويلة استطاع الأقدمون تمييز معالم السماء وتقسيم خارطتها النجمية على مدار العام وفقا لما تتشكل عليه النجوم التي بدت ثابتة في مواقعها في ما بينها، بينما تكون في حركة دورانية دؤوبة حول الأرض؛ عندما كان الاعتقاد سابقا أنّ الأرض ثابتة والنجوم تدور حولها.

وقد برع الإغريق في تجسيد صور لتشكيلات نجمية عدة، فأطلقوا على كل مجموعة من النجوم بـ"الكوكبة النجمية"، وصوّروا معالمها وحبكوا قصصا أسطورية لبعضها بتسلسل مترابط مثير.

رسومات الفلكي الدكتور عبد الرحيم بدر لكوكبات السماء كما وردت في قصصها الإغريقية

وكان نتاج ذلك أن حصدت الحضارات القديمة (اليونانية بشكل خاص) وجسّدت 48 كوكبة نجمية تظهر في السماء وتتغير مع تغيّر موقع الأرض في مدارها حول الشمس، وفي نهاية العشرينيات من القرن العشرين، اصطلح الاتحاد الفلكي الدولي على 88 كوكبة موزعة في السماء.

وتشمل هذه القائمة الطويلة العديد من الصور المثيرة وتتخذ الكوكبات كما رآها الأقدمون رجالا (كالجبار والحواء) ونساء (ذات الكرسي والعذراء) وأدوات (آلة النقاش والمثلث) وطيورا (النسر الواقع والدجاجة) وحشرات (الذبابة) وزواحف (الحية والعقرب) وكائنا أسطوريا نصفه بشري ونصفه حصان (قنطورس والرامي) وتنينا. وتحظى 12 كوكبة من هذه القائمة بأفضلية خاصة إذ إنّها تظهر في مسار الشمس ما بين 9 درجات شمالا و9 درجات جنوبا، أي أنه يمكن رؤيتها من نصفي الكرة الأرضية. وهذه الكوكبات الـ12 يُطلق عليها الأبراج السماوية.

وإلى تلك الأبراج تنتمي كوكبة القوس (الرامي) (Sagittarius) والتي يتم تمثيلها عادة بقوسٍ يحمله قنطور وهو على وشك أن يرمي بالسهم، ولذلك يُطلق عليها أيضًا كوكبة الرامي. كما تمتاز هذه الكوكبة عن الأخريات بأنّها تقع في قلب مجرة درب التبانة التي يمتد طريقها كالنهر شرقا وغربا.

ويذهب البعض في تخيّلات أخرى مستوحاة من توزيع 8 نجوم أساسية في كوكبة القوس سمتها العرب "النعائم"، حيث يظهر ما يشبه إبريق الشاي ويحتوي على فوهة وقبضة وغطاء، وعند الفوهة تقع نجمة "جاما ساغيتاري" وتُعرف بنجمة "النصل" كما أطلق عليها العرب سابقا، والتي تصب مباشرة في قلب المجرة، فيتهيأ للناظر بأنّ البخار المندفع من الفوهة جراء غليان الإبريق يمثّل قوام درب التبانة الكثيف.²

ساجيتاريوس.. ثقب أسود بحجم نظامنا الشمسي

أدت نظرية النسبية العامة التي وضعها العالم الألماني "ألبرت أينشتاين" إلى ظهور العديد من التخمينات والتكهنات عن طبيعة الفضاء غير المرئي وكل ما يتوارى خلف الأنظار، فاقترح ثلة من العلماء أنّ المجرات عظيمة الحجم مثل مجرة درب التبانة لا بد أن تضم في مركزها ثقبا أسود فائق الضخامة (Supermassive Black Hole).

وعلى الرغم من هذا الادعاء المبكّر، لم يحن اكتشاف ما يستره قلب مجرة درب التبانة إلا متأخرا، ففي عام 1974 أعلن الفلكيان الأمريكيان "بروس باليك" و"روبرت براون" عن اكتشفاهما لمصدر راديوي شديد ومريب يقع في حيّز ضيّق في كوكبة القوس، حيث يقع مركز مجرتنا.

مراصد راديوية توجه صحونها اللاقطة نحو مركز المجرة في برج القوس (الرامي)

وبعد نحو 8 سنوات جاءت تسمية هذه البقعة شديدة الإشعاع "ساجيتاريوس إيه ستار" أو "منطقة الرامي أ*"، وترمز إشارة النجمة إلى مدلولها في الفيزياء الذرية إذ تعني أنّ الذرات في مستوى عال من الطاقة (مدار تهيج). وقد بقي الأمر مبهما لمحدودية التقنيات المستخدمة آنذاك في مواصلة البحث.

وفي مطلع الألفية الثانية ومع تطور آلية التنقيب الراديوي، لاحظ العلماء حركة مريبة في مدار أقرب النجوم التي تقع في منطقة "ساجيتاريوس إيه ستار"، إذ ثمّة انعراج وتشوه شديد كان في مسار النجم وفي طاقته، يشبه إلى حد كبير التغير الذي يطرأ على شعاع الضوء حينما يتعرض لظاهرة الانزياح الأحمر الجذبوي (Gravitational Red-shift)، وتحدث هذه الظاهرة للموجات الكهرومغناطيسية عند انطلاقها أو مرورها من مركز جاذبية قوية، إذ تظهر أنّ الموجات تفقد طاقتها.

إنّ هذا الاكتشاف يمنح دليلا دامغا بأنّ ما يقف وراء مركز الطاقة الشديد في هذه البقعة هو جسم ذو جاذبية هائلة. وبناء على حسابات مدار النجوم التي تحوم حوله، قدّر العلماء كتلة هذا الجسم بـ4.3 مليون ضعف كتلة الشمس وبحجم يعادل حجم نظامنا الشمسي. وبهذه المواصفات فإن الأمر لا ينبغي أن يحيد عن التخمين في حقيقية وجود ثقب أسود فائق الضخامة في هذه البقعة الكونية.³

الثقوب السوداء.. نجوم ضخمة مظلمة تكبح الضوء داخلها

وفي الحديث عن الثقوب السوداء، يُذكر أن فلكيا بريطانيا يدعى "جون ميتشل" أثار طرحا عجيبا عن حالة فيزيائية تتساوى فيها سرعة الإفلات مع سرعة الضوء. ومن المعلوم أن للأجسام وجميع الأجرام السماوية سرعة إفلات من الجاذبية ثابتة ترمز إلى السرعة المطلوبة لأيّ جسم يبتغي الهروب من جاذبيتها. فسرعة الهروب من سطح الأرض تساوي 11.2 كيلومترا في الثانية ومن القمر 2.4 كم/ث وأما من الشمس فهي كبيرة للغاية بحكم ضخامة كتلتها وتعادل 615 كم/ث.

واستنادا إلى قوانين نيوتن للحركة وكما يبدو جليّا من البيانات في الأعلى، فإنّ سرعة الهروب تتناسب طرديا مع زيادة الكتلة، أو بمعنى آخر مع قوة الجاذبية لدى الجسم. وما قد طرحه الفلكي "ميتشل" في أواخر القرن الثامن عشر في نموذجه النظري يعبّر عن حالة استثنائية يكون فيها الجسم ذو كتلة ضخمة للغاية بحيث يكبح الضوء بداخله ويمنعه من الإفلات. ثمّ استطرد في تخيلاته وبدأ بصياغة أبعاد هذه النجوم الضخمة التي أقرّ باستحالة وجودها في الكون، ثمّ أطلق عليها لقب "النجوم المظلمة" (Dark Stars).

وبعد سنوات طويلة أقبل عالم الفلك الألماني "كارل شوارتزشيلد" على إيجاد حلول دقيقة لمعادلات أينشتاين المعقدة عن طبيعة النجوم الضخمة وحقول الجاذبية التي تصنعها، فأشارت حلوله إلى أنّ ثمة "هالة خيالية" (Magic Sphere) بمواصفات غريبة تحيط بالنجوم فائقة الحجم، وأطلق على هذه الهالة اسم "نقطة اللاعودة"، حيث إنّ أي جسم يمرّ داخلها لن يجد مفرا منها، بل إنه سينجرف إلى بئر جاذبية سحيقة.

لقد كان " شوارتزشيلد" بطريقة أو بأخرى يعيد فتح السجلات القديمة واضعا مواصفات للنجوم المظلمة التي جاء ذكرها قبل عدة عقود دون أن يدرك ذلك فعليا. ووفقا لحساباته فإن نجما بحجم الشمس من الممكن أن يتحول إلى "نجم مظلم" إذا تعرّض للضغط والانكماش على أن يصل نصف قطره إلى 3 كيلومترات، وهو ما يُعرف بـ "نصف قطر شوارتزشيلد". وينطبق ذات الأمر على الأرض إذا انكمشت إلى نصف قطر يبلغ 1 سم، وحينها ستتحول الأرض كذلك إلى "بالوعة" من الجاذبية، أو بتمسية علمية أكثر ملاءمة تتحول إلى "ثقب أسود" لا يفلت منه شيء ولا حتى الضوء.⁴

ويتكون الثقب الأسود بشكل أساسي من "نقطة تفرد" (Singularity) في المنتصف حيث تبلغ قوة الجاذبية بها إلى ما لا نهاية، ويحيطها هالة تُعرف بـ"أفق الحدث" (Event Horizon)، ويبلغ نصف قطرها "نصف قطر شوارتزشيلد"، وهي المنطقة التي يُرمز إليها باللاعودة. وبحكم الجاذبية الهائلة التي يُحدثها الثقب الأسود، فإنّ تشوها عظيما يحدث في الزمكان، وتفشل جميع القوانين الفيزيائية المعروفة في التعامل مع هذه الظروف.

وعلى خلاف ما هو شائع من أنّ الثقوب السوداء متفردة بنمط نشأتها ونوعها، فإن العلماء يرون وجود أربعة أصناف منها، وهي ثقوب سوداء نجمية الكتلة، ومتوسطة الكتلة، وفائقة الكتلة، وكذلك ثقوب سوداء بدائية "قديمة" نشأت مع خلق الكون. ولعلّ الثقوب السوداء نجمية الكتلة هي الأكثر انتشارا في الكون، وتنشأ مع فناء النجوم بعد أن ينفد وقودها النووي وتنهار على نفسها تحت تأثير الجاذبية. وبتعبير آخر، فإن موت النجوم ليس إلا طريقا لولادة ثقوب سوداء أو نجوم نيوترونية.

لم تشكل الثقوب السوداء لحظة طرحها أزمة لدى العلماء لاستحالة توفر أيّ آلية أو قدرة فعلية على كمش وضغط جرم سماوي مخبريا، لذلك كان الأمر بعيد المنال على أن يتحقق.

أما نظريا فقد كان شبحا مريعا يتردد على عقول الفلكيين. ولم يأت الخبر الأكيد على وجودها إلا في وقت متأخر.

الصورة الأولى.. فتح علمي للتعرف على الوحش الأسود

بعد مرور نحو 3 أعوام على نشر أول صورة ملتقطة لثقب أسود يسكن في قلب مجرة (M87) الواقعة في عنقود عملاق من المجرات في برج العذراء، وهو ما يُعد إنجازا تاريخيا، يعود مجددا "مقراب أفق الحدث" (Event Horizon Telescope) ليتصدر عناوين الصحف يوم 12 مايو/أيار الماضي بإعلانه عن الصورة الأولى لثقب "الرامي إيه*" الأسود الواقع في قلب مجرة درب التبانة.⁵

ويأتي ذلك في ضوء الآلية الفريدة التي يعمل بها تلسكوب أفق الحدث. وباختصار، ولأنّ المراصد المرئية الاعتيادية تقلّ فعاليتها في مواجهة عدة عقبات من شأنها منع وإعاقة انتقال الضوء مثل وجود الغبار الكوني الذي يحجب كلّ ما وراءه من نجوم ومجرات، لذا فإن العلماء يعتمدون في رصدهم البعيد والدقيق على تقنية الرصد الراديوي للأشعة غير المرئية التي أظهرت كفاءة عالية.

صورة الثقب السود العملاق الرابض في قلب مجرتنا درب التبانة بكتلة تفوق كتلة الشمس بـ4.3 مليون مرة

وتلسكوب أفق الحدث هو أحد تلك المراصد الراديوية، بل إنه مجموعة من المراصد المنتشرة في الأرض على ارتفاعات تزيد على ألفي متر عن سطح البحر، وتشكل هذه المراصد حرف T في انتشارها، لتتحد جميعا في نهاية المطاف ممثلة تلسكوبا راديويا عملاقا بقطر كوكب الأرض. وعلى هذا النحو فإنّ التلسكوب قادر على التقاط أدق التفاصيل المحيطة بالثقب الأسود في أثناء عملية رصده.

ولأن الثقوب السوداء لا تسمح للضوء بالهروب منها، وبالتالي لا يمكننا رؤيتها مباشرة بأي وسيلة مرئية، فإن ما يقوم به الفلكيون هو دراسة التأثير الذي يتركه الثقب الأسود وراءه عن طريق تأثير كتلته على الزمكان والمادة المحيطة به، وهو ما يُعرف بتأثير "عدسة الجاذبية" (Gravitational lens). وكما نقول في العربية فإنّ الأثر يدل على المسير، والبعرة تدل على البعير.

ومن المتوقع كذلك أن يعزز تلسكوب "جيمس ويب" حظوة البشرية في دراسة الثقوب السوداء القديمة التي ظهرت بعد نشأة الكون بنحو 300 مليون سنة، والتي لا يدرك أحد بعد كيفية ظهورها في إطار زمني ضيق.

وعلى الرغم من معرفتنا اليوم الجازمة بوجود ثقب الرامي إيه* الأسود فائق الضخامة في قلب مجرتنا، فإنه لا ينبغي أن يدفعنا ذلك إلى الرهبة خشية أن تُبتلع مجرتنا، لأن الثقوب السوداء بطبيعتها لا تبتلع سوى من يمرّ ضمن مجال أفق الحدث الخاص بها، ولو استُبدلت الشمس بثقب أسود بنفس مواصفات الجاذبية فإن الدورة الحياتية وديناميكية النظام الشمسي وحركة الكواكب ستبقى على حالها دون أيّ تأثير، وربّما سيختلف أمر واحد سندركه على الفور وهو غياب الضوء والحرارة ولا شيء غيرهما.⁶

المصادر

[1] تشو، جينفير (2016). توصل العلماء إلى أول اكتشاف مباشر لموجات الجاذبية. تم الاسترداد من: https://news.mit.edu/2016/ligo-first-detection-gravitational-waves-0211

[2] محررو الموقع (2019). أصل الكويكبات النجمية الإغريقية. تم الاسترداد من: https://www.underluckystars.com/blog/the-origin-of-the-greek-constellations/#:~:text=Astronomers%20officially%20recognize%2088%20constellations,constellations%20originated%20in%20ancient%20Greece.

[3] كارلسون، إريكا (2018). كيف اكتشفنا الثقب الأسود في مركز مجرتنا. تم الاستراد من: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/how-we-discovered-the-black-hole-at-the-center-of-our-galaxy

[4] كاكو، ميتشو (2006). عوالم موازية: رحلة من عبر النشوء، والأبعاد العليا، ومستقبل الكون. نيويورك، أنكر. ص114

[5] إليزابيث، هويل (2022). ثقب الرامي إيه* الأسود: الصورة الأولى للثقب الأسود الوحش في مجرة درب التبانة. تم الاسترداد من: https://www.space.com/milky-way-black-hole-sagittarius-a-pictures

[6] لي، روبورت (2022). ثقب الرامي إيه* الأسود: الثقب الأسود الهائل في مجرة درب التبانة. تم الاسترداد من: https://www.space.com/sagittarius-a