نجوم هوكينغ: نجوم تخفي ثقوبًا سوداء بدائية في مراكزها
Hawking Stars
قد يبدو وجود ثقب أسود داخل نجم عادي فكرة متناقضة، لأن الصورة الشائعة للثقب الأسود هي جسم يلتهم كل ما يقترب منه بسرعة. لكن بعض النماذج الحديثة تشير إلى أن ثقبًا أسود صغيرًا للغاية قد يستطيع العيش داخل نجم لفترات طويلة قبل أن يغير مصيره جذريًا.
يطلق الباحثون على هذا الجسم الافتراضي اسم نجم هوكينغ، وهو نجم يحتوي في مركزه على ثقب أسود بدائي تكون قبل ظهور النجوم نفسها. وقد شهد عام 2026 تطورًا مهمًا في دراسة هذه الفكرة عندما قدم باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إطارًا متكاملًا يصف كيفية التقاط النجوم لهذه الثقوب السوداء، وكيف تنزل نحو المركز، وكيف يمكن أن تنتهي حياة النجم إما بابتلاع هادئ أو بانفجار غير مألوف. (arXiv)
ما الثقب الأسود البدائي؟
Primordial Black Hole
الثقوب السوداء التي نعرفها فلكيًا تتكون عادة بعد انهيار نجوم ضخمة أو من عمليات اندماج ثقوب سوداء أصغر.
أما الثقوب السوداء البدائية فهي فرضية مختلفة تمامًا.
وفق هذه الفكرة، ربما ظهرت بعض الثقوب السوداء خلال المراحل المبكرة جدًا من عمر الكون نتيجة انهيار مناطق شديدة الكثافة، قبل تكوّن النجوم والمجرات.
ولهذا لا تحتاج هذه الثقوب إلى نجم سابق لكي تتشكل.
يعود اقتراح هذه الأجسام إلى أبحاث مبكرة في علم الكون، وأصبحت لاحقًا إحدى الفرضيات التي يجري اختبارها لتفسير جزء من المادة المظلمة أو كلها في بعض نطاقات الكتلة. (OUP Academic)
ثقوب سوداء بكتلة كويكب
من أكثر النطاقات إثارة للاهتمام ما يعرف بنافذة الكتل الشبيهة بالكويكبات.
Asteroid-mass window
تتناول الدراسة الحديثة ثقوبًا بدائية بكتل تقارب:
10¹⁷ إلى 10²³ غرامًا
وهذا نطاق ضخم نسبيًا، لكنه يظل صغيرًا للغاية مقارنة بكتلة الشمس.
يمكن لبعض الأجسام ضمن هذه الفئة أن تكون أصغر بكثير من الثقوب السوداء النجمية التي ترصدها مراصد موجات الجاذبية، ومع ذلك تظل تمتلك مجالًا جاذبيًا قويًا حول أفق حدث صغير جدًا. (arXiv)
كيف يدخل ثقب أسود إلى نجم؟
كان أحد الأسئلة الأساسية هو ما إذا كان الثقب الأسود البدائي يستطيع المرور عبر النجم ثم يفقد قدرًا كافيًا من الطاقة ليبقى مرتبطًا به.
تشير حسابات دراسة عام 2026 إلى أن الالتقاط المباشر أثناء مرور واحد عبر النجم نادر جدًا بالنسبة إلى معظم الثقوب السوداء في النطاق المدروس.
لكن الاحتمال يتغير كثيرًا إذا كان النظام يحتوي جسمًا ثالثًا.
قد يكون هذا الجسم كوكبًا أو نجمًا مرافقًا.
في هذه الحالة تستطيع التفاعلات الجاذبية الثلاثية أن تغير مدار الثقب الأسود البدائي وتضعه على مدار مرتبط يمر عبر النجم مرارًا. (arXiv)
الكواكب قد تساعد الثقب الأسود على دخول النجم
هذه واحدة من أغرب نتائج الدراسة الحديثة.
فوجود كوكب عملاق حول النجم قد يساعد بصورة غير مباشرة على أسر ثقب أسود بدائي.
درس الباحثون مثالًا لنجم شبيه بالشمس يملك رفيقًا يشبه كوكب المشتري.
وجدت النماذج أنه بالنسبة لبعض كتل الثقوب السوداء البدائية يمكن للتفاعل الثلاثي أن يضع الثقب الأسود في مدار يجعله يعبر النجم مرارًا، ثم يفقد الطاقة خلال كل عبور حتى يبدأ بالهبوط تدريجيًا نحو المركز. (arXiv)
الاحتكاك الديناميكي يسحب الثقب الأسود إلى الداخل
Dynamical Friction
عندما يمر الثقب الأسود عبر المادة النجمية، تؤثر جاذبيته في الغاز الموجود خلفه وتكوّن اضطرابًا كثافيًا.
يؤثر هذا الاضطراب بدوره في حركة الثقب الأسود ويسحب منه جزءًا من طاقته.
تتكرر العملية في كل مرة يعبر فيها النجم.
بمرور الزمن يتقلص المدار تدريجيًا حتى يستقر الثقب الأسود قرب مركز النجم.
وهذه المرحلة مهمة لأن كثافة الغاز ودرجة حرارته في المركز أعلى بكثير من الطبقات الخارجية، ما يسمح ببدء تراكم المادة على الثقب الأسود بصورة أكثر فاعلية. (OUP Academic)
عند المركز يبدأ نجم هوكينغ الحقيقي
بمجرد وصول الثقب الأسود إلى المركز يصبح النجم مختلفًا عن نجم عادي.
يبدأ الثقب الأسود بجذب الغاز من المناطق المحيطة به.
تسقط المادة في المجال الجاذبي العميق للثقب الأسود وتحرر طاقة.
وبذلك يظهر مصدر جديد للطاقة في قلب النجم لا يعتمد على الاندماج النووي.
كان هذا هو أساس النماذج التي نشرت عام 2023 لدراسة تطور نجم شبيه بالشمس يحتوي ثقبًا أسود صغيرًا في مركزه. (MPG)
النجم يمكن أن يبدو طبيعيًا من الخارج
إحدى المشكلات في اكتشاف نجم هوكينغ أن وجود ثقب أسود صغير في المركز لا يعني بالضرورة تغير سطح النجم فورًا.
أظهرت نماذج التطور النجمي أن التأثير الأولي يمكن أن يتركز في القلب، حيث تتغير طريقة نقل الطاقة وتظهر منطقة حمل حراري مختلفة عن الموجودة في نجم طبيعي.
لكن السطوع ودرجة حرارة السطح قد يظلان قريبين نسبيًا من خصائص النجوم العادية خلال جزء من حياة الجسم.
وهذا يعني أن نجم هوكينغ يمكن نظريًا أن يختبئ بين ملايين النجوم العادية. (MPG)
الاهتزازات النجمية قد تكشف القلب الغريب
Asteroseismology
النجوم لا تبقى ساكنة، بل تهتز داخليًا بأنماط مختلفة.
تنتقل الموجات الصوتية داخل النجم، وتتأثر بسرعته ودرجة حرارته وكثافته وبنيته الداخلية.
لذلك يستطيع علماء الفلك تحليل ترددات هذه الاهتزازات لاستنتاج ما يحدث في أعماق نجم لا يمكن رؤيتها مباشرة.
بما أن الثقب الأسود المركزي يغير بنية النواة ونقل الطاقة فيها، فقد يترك اختلافات دقيقة في أنماط الاهتزاز.
ولهذا اقترحت نماذج نجوم هوكينغ استخدام علم الزلازل النجمية للبحث عن هذه الأجسام، وربما تساعد بعثات دقيقة مثل مهمة بلاتو الأوروبية مستقبلًا في اختبار مثل هذه الاختلافات. (Max Planck Institute for Astronomy)
الثقب الأسود لا يبقى صغيرًا إلى الأبد
كلما ابتلع الثقب الأسود مادة من النجم ازدادت كتلته.
زيادة الكتلة تقوي قدرته على جذب المزيد من الغاز.
وبذلك يمكن أن تدخل العملية في مرحلة متسارعة.
لكن سرعة النمو تعتمد على الطريقة التي تتحرك بها المادة والطاقة داخل النجم، وعلى مدى كفاءة الإشعاع الناتج عن عملية التراكم في التأثير على الغاز المحيط.
ولهذا أعطت نماذج مختلفة سابقًا أزمنة مختلفة جدًا لاستهلاك النجم. (arXiv)
دراسة عام 2026 أضافت عامل الدوران
أحد أهم التطورات الجديدة جاء من أخذ الزخم الزاوي للغاز بالحسبان بصورة أكثر تفصيلًا.
الغاز داخل النجم لا يسقط دائمًا مباشرة نحو الثقب الأسود.
إذا كان يمتلك زخمًا زاويًا كافيًا، فإنه يبدأ بالدوران حول الثقب الأسود قبل سقوطه.
عندئذ تتكون بنية تعرف بقرص التراكم.
Accretion Disk
وتشير نتائج الدراسة الحديثة إلى أن تكوّن هذا القرص يمثل نقطة فاصلة تحدد مصير نجم هوكينغ. (arXiv)
المصير الأول: الموت الهادئ
إذا كان نمو الثقب الأسود بطيئًا ولم يتكون قرص تراكم قوي في الوقت المناسب، يمكن للثقب الأسود أن يستمر في استهلاك مادة النجم تدريجيًا.
في هذه الحالة لا يحدث بالضرورة انفجار عنيف.
يستهلك الثقب الأسود جزءًا متزايدًا من النجم حتى يصبح في النهاية ذا كتلة قريبة من كتلة الجسم الذي ابتلعه.
يطلق الباحثون على هذا السيناريو الفرع الهادئ.
Quiet consumption
وقد ينتج عنه ثقب أسود منخفض الكتلة من دون انفجار نجمي تقليدي ساطع. (arXiv)
المصير الثاني: النجم ينفجر من الداخل
إذا نما الثقب الأسود بدرجة كافية بينما لا يزال حوله مقدار كبير من المادة، فقد يصبح الزخم الزاوي مهمًا ويبدأ الغاز بتكوين قرص تراكم.
عندها تتغير الفيزياء بسرعة.
تولد المادة الساخنة حول الثقب الأسود مجالًا مغناطيسيًا قويًا ورياحًا من قرص التراكم، ويمكن أن تتشكل نفاثات نسبية تتحرك بسرعات قريبة من سرعة الضوء.
قد تضخ هذه العمليات كمية هائلة من الطاقة داخل النجم.
ووفق محاكاة عام 2026 يمكن لهذه الطاقة أن تكون قوية بما يكفي لتفكيك النجم بالكامل خلال دقائق. (arXiv)
انفجار لا يشبه المستعر الأعظم التقليدي
قد يشاهد الراصد انفجار نجم هوكينغ باعتباره حدثًا عابرًا ساطعًا، لكنه لا ينتج بالطريقة نفسها التي ينتج بها انهيار نواة نجم ضخم.
تتوقع المحاكاة الحديثة إمكانية ظهور ومضة من الأشعة السينية يتبعها إشعاع سريع في الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأزرق.
يمكن لبعض المكونات أن تستمر قرابة يوم.
وإذا استطاعت نفاثة نسبية اختراق طبقات النجم فقد ينتج حدث يشبه انفجار أشعة غاما منخفض اللمعان. (arXiv)
رياح بقوة هائلة
تقدر النماذج الحديثة أن قدرة الرياح والنفاثات الناتجة من قرص التراكم قد تقع، بحسب الحالة، ضمن نطاق يقارب:
10⁴⁵ إلى 10⁵⁰ إرج في الثانية.
هذه ليست قيمة عامة لكل نجم هوكينغ، بل نطاق ناتج عن السيناريوهات التي درستها المحاكاة.
إذا تحقق الطرف القوي من هذه الحالات، يستطيع تدفق الطاقة تفجير طبقات النجم بسرعة شديدة. (arXiv)
الثقب الأسود الناتج قد يكون أخف من الشمس
هذه إحدى أكثر النتائج أهمية من الناحية الرصدية.
التطور النجمي التقليدي لا ينتج بسهولة ثقوبًا سوداء بكتل أقل من الحدود المعتادة لانهيار النجوم.
لكن إذا كان الثقب الأسود البدائي يبدأ بكتلة صغيرة ثم يستهلك جزءًا من نجم قبل أن ينتهي النظام، فقد تظهر ثقوب سوداء بكتل دون كتلة الشمس.
Subsolar-mass black holes
وجدت نماذج عام 2026 بقايا قد تقع كتلها تقريبًا بين جزء من مئة من كتلة الشمس وكتلة شمسية واحدة في السيناريوهات المدروسة. (arXiv)
ثقوب سوداء لا يعرف التطور النجمي العادي كيف يصنعها
تكمن أهمية العثور على ثقب أسود دون كتلة الشمس في أن النجوم العادية لا توفر مسارًا بسيطًا لإنتاج مثل هذا الجسم.
هناك حد كتلي للنجوم المنهارة يختلف عن ذلك بفارق كبير.
ولهذا اعتبرت دراسة منشورة في Monthly Notices of the Royal Astronomical Society أن اكتشاف ثقب أسود منخفض الكتلة جدًا في نظام ثنائي قد يمثل علامة مهمة على آلية غير تقليدية، ومنها نمو ثقب أسود بدائي داخل نجم. (OUP Academic)
أقل من حد شاندراسيخار
Chandrasekhar Limit
يبلغ حد شاندراسيخار نحو 1.4 كتلة شمسية للقزم الأبيض غير الدوار في النموذج المثالي.
لهذا اهتمت دراسة عام 2024 بإمكانية أن تؤدي نجوم هوكينغ إلى تكوين ثقوب سوداء أقل من كتلة شاندراسيخار.
أظهرت الحسابات أن ثقوبًا سوداء بدائية صغيرة يمكن في بعض النماذج أن تستهلك نجومًا منخفضة الكتلة خلال عمر الكون وتترك بقايا سوداء أخف مما ينتجه التطور النجمي التقليدي. (arXiv)
المجرات القزمة فائقة الخفوت قد تكون أفضل مكان للبحث
Ultra-faint dwarf galaxies
هذه المجرات صغيرة جدًا وفقيرة بالنجوم، لكنها غنية نسبيًا بالمادة المظلمة.
كما أن نجومها غالبًا قديمة وفقيرة بالعناصر الثقيلة.
تجعل هذه الخصائص المجرات القزمة فائقة الخفوت مختبرات جذابة للبحث عن تأثيرات الثقوب السوداء البدائية.
تشير نماذج إلى أن احتمالات الالتقاط قد تكون أعلى في البيئات ذات كثافة المادة المظلمة المرتفعة والسرعات النسبية المنخفضة. (OUP Academic)
النجوم المتأخرة الحمراء قد تكون بصمة أخرى
Red Stragglers
أظهرت محاكاة تطور تجمعات نجمية عام 2024 أن وجود ثقب أسود داخل نجم يمكن أن يغير مساره في مخطط اللون والسطوع.
وقد يظهر الجسم في بعض المراحل ضمن فئة من النجوم غير المعتادة تعرف بالنجوم المتأخرة الحمراء.
وجد الباحثون أن بعض نماذج نجوم هوكينغ تستطيع إنتاج أعداد من هذه الأجسام تشبه نوعيًا ما يشاهد في بعض المجرات القزمة فائقة الخفوت.
لكن هذه النتيجة ليست دليلًا على أن النجوم المرصودة تحتوي بالفعل على ثقوب سوداء. (arXiv)
هل يمكن أن تكون الشمس نجم هوكينغ؟
درست أبحاث عام 2023 هذا السؤال بصورة نظرية، لكن ليس لأن هناك دليلًا على وجود ثقب أسود في الشمس.
استخدم العلماء الشمس لأنها من أفضل النجوم التي نعرف بنيتها وخصائصها، ولذلك توفر مختبرًا مناسبًا لاختبار تأثير وضع ثقب أسود صغير في المركز.
تؤكد الأوراق نفسها أن وجود ثقب أسود داخل الشمس غير مرجح، وأن النموذج يستخدم أساسًا لدراسة النتائج الفيزيائية الممكنة. (arXiv)
لا علاقة مباشرة للاسم بإشعاع هوكينغ
قد يوحي اسم نجوم هوكينغ بأن الطاقة الأساسية للنجم تأتي من إشعاع هوكينغ الصادر من الثقب الأسود.
هذا ليس المقصود.
التأثير الرئيسي في النماذج هو تراكم المادة النجمية على الثقب الأسود وتحرير طاقة الجاذبية أثناء سقوطها.
الاسم مرتبط بتاريخ اقتراح ستيفن هوكينغ لإمكانية وجود ثقوب سوداء بدائية، وليس لأن إشعاع هوكينغ هو الذي يشغل النجم.
ماذا يمكن أن تكشف موجات الجاذبية؟
إذا انتهى نجم هوكينغ بثقب أسود منخفض الكتلة ثم دخل هذا الثقب في نظام ثنائي واندَمج لاحقًا مع جسم مدمج آخر، فقد تتمكن مراصد موجات الجاذبية من قياس كتلته.
العثور على اندماج يحتوي ثقبًا أسود دون كتلة الشمس سيكون مهمًا للغاية لأنه قد يصعب تفسيره بآليات النجوم العادية.
لكن مثل هذا الاكتشاف لن يثبت وحده نموذج نجم هوكينغ، لأن هناك سيناريوهات غير تقليدية أخرى يمكن أن تنتج أجسامًا منخفضة الكتلة. (arXiv)
النجوم الأولى يمكن أن تتأثر أيضًا
تشير محاكاة منشورة في أغسطس 2025 إلى أن الثقوب السوداء البدائية، إذا وجدت بنسبة كافية من المادة المظلمة، يمكن أن تؤثر في تكوين أول أجيال النجوم.
وجد الباحثون أن الثقوب الأكبر يمكن في بعض الظروف أن تسرع تكوين البنى والنجوم الأولى، بينما قد تؤدي ثقوب أقل كتلة في ظروف أخرى إلى اضطرابات مدية تؤخر تكوين النجوم.
وهذا يجعل تأثير الثقوب السوداء البدائية أوسع من مجرد وجودها داخل النجوم الفردية. (APS Journals)
دراسة عام 2026 ما تزال نظرية
الإطار المنشور في يونيو 2026 لم يعلن اكتشاف نجم يحتوي ثقبًا أسود بدائيًا.
بل جمع الحسابات التحليلية ونماذج التطور النجمي والمحاكاة المغناطوهيدروديناميكية النسبية ثلاثية الأبعاد ومحاكاة التجمعات الاحتمالية لبناء خريطة نظرية لما قد يحدث إذا تم الالتقاط. (arXiv)
وتوجد نقاط عدم يقين مهمة، من بينها معدل التقاط الثقوب السوداء البدائية الحقيقي، وطبيعة المادة المظلمة، وكفاءة تراكم الغاز، وطريقة انتقال الزخم الزاوي، وقوة التغذية الراجعة الناتجة من القرص والنفاثات.
لم يُكتشف نجم هوكينغ حتى الآن
حتى أغسطس 2026 لا يوجد جسم فلكي ثبت أنه نجم هوكينغ، كما لم يثبت أصلًا وجود الثقوب السوداء البدائية.
لكن الفكرة أصبحت قابلة للاختبار بطرق متعددة.
يمكن البحث عن تغيرات غير طبيعية في البنية الداخلية للنجوم، وأحداث انفجارية قصيرة غير معتادة، ونجوم ذات تطور غريب في المجرات القزمة، وثقوب سوداء منخفضة الكتلة، وإشارات موجات جاذبية لا تتوافق بسهولة مع قنوات التطور النجمي التقليدية. (MIT Physics)
المصادر
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق