السبت 18 يوليو 2026
محاكاة كمومية تكشف سر إشعاع الأشعة السينية من الثقوب السوداء: إنجاز علمي غير مسبوق من جامعة هلسنكي يغيّر فهمنا للمادة في الفضاء العنيف
فريق بحثي في فنلندا يستخدم نماذج محاكاة كمومية معقدة لرصد التفاعل الديناميكي بين الحقول المغناطيسية والبلازما حول الثقوب السوداء وتفسير انبعاث الأشعة السينية لأول مرة علميًا.
جامعة هلسنكي تحقق اختراقًا علميًا تاريخيًا..كشف الآلية الكمومية لانبعاث الأشعة السينية من أقراص التراكم المحيطة بالثقوب السوداء عبر محاكاة فيزيائية دقيقة للبلازما.
من قلب الظلام الكوني، حيث الجاذبية تتحدى كل قوانين الفيزياء، ينبعث ضوء لا يُرى إلا عبر أقوى الأجهزة: الأشعة السينية. هذه الإشعاعات، التي طالما حيّرت العلماء، وجدت تفسيرها أخيرًا في جامعة هلسنكي، حيث استخدم فريق بحثي محاكاة كمومية غير مسبوقة للكشف عن الديناميكيات الخفية للغازات المشحونة والحقول المغناطيسية المحيطة بالثقوب السوداء. النماذج الجديدة لم تشرح فقط كيفية تشكّل هذه الإشعاعات، بل كشفت دورًا مركزيًا للظواهر الكمومية في أقرب ما يمكن أن نصل إليه من “مختبر طبيعي” للكون الفوضوي.
تفسير لغز الأشعة السينية من الثقوب السوداء بعد عقود من الغموض
على مدار عقود، كانت إشعاعات الأشعة السينية الصادرة من محيط الثقوب السوداء موضعًا للجدل العلمي. الآن، وبفضل محاكاة حاسوبية فريدة، استطاع علماء جامعة هلسنكي تقديم أول تفسير فيزيائي دقيق لهذا السلوك الكوني العنيف. استخدم الفريق تقنيات رقمية فائقة التطور لدمج تأثيرات الحقول المغناطيسية الفوضوية مع سلوك غاز البلازما في بيئة كمومية.
الحقول المغناطيسية تسخّن البلازما وتطلق الإشعاع السيني
تشير النماذج إلى أن الحقول المغناطيسية المتشابكة تلعب دورًا جوهريًا في تسخين البلازما إلى درجات حرارة هائلة، ما يؤدي إلى انبعاث إشعاع الأشعة السينية. ولا يتوقف الأمر عند ذلك، إذ تتولد إلكترونات وبوزيترونات من هذا التفاعل، ثم تتداخل وتتحول من جديد إلى فوتونات مشعة، في دورة فيزيائية غاية في التعقيد والدقة.
موضوعات مرشحة
أقراص التراكم: المختبر الطبيعي لانفجارات الفضاء الكمومية
تتشكل أغلب الثقوب السوداء في أنظمة ثنائية، حيث تبدأ المادة في النجم المرافق بالانهيار نحو الثقب، مكوّنة ما يُعرف بـ قرص التراكم. هذه الأقراص، التي تدور بسرعات مذهلة، تحتك وتتسخّن، مولدة طاقة كافية لإطلاق ومضات الأشعة السينية التي نرصدها على الأرض. التفسير الذي قدمته المحاكاة الجديدة يدحض النظرية القديمة التي كانت تشبّه هذه العملية بالتفاعلات في محيط الشمس.
سلوك البلازما يخضع للإشعاع الكمومي في منطقتين مختلفتين
توصلت الدراسة إلى أن البلازما حول الثقوب السوداء لا تكون متجانسة؛ بل يمكن أن تأخذ شكلين مميزين: أحدهما شفاف وبارد يسمح للإشعاع بالمرور، والثاني ساخن ومعتم يحتجز الطاقة ويعيد تشكيلها. هذا الاكتشاف يسلط الضوء على الطبيعة الديناميكية للمادة في مناطق تتجاوز كل المقاييس الأرضية.
الظواهر الكمومية من الخيال إلى الواقع في بيئة الثقوب السوداء
أكد البروفيسور يواناس ناتيلا أن هذه البيئة المتطرفة تمثل الحالة النادرة التي تصبح فيها الفيزياء الكمومية مرئية على نطاق واسع. في هذه المناطق، يمكن للفوتونات أن تتحول إلى مادة والعكس، وهو أمر لا يمكن مشاهدته في أي مكان آخر سوى بالقرب من الثقوب السوداء.
محاكاة جديدة تدمج لأول مرة التأثيرات الكمومية والإشعاعية
نشرت الدراسة في مجلة Nature Communications المرموقة، حيث صنفها المحررون بأنها أول نموذج محاكاة يدمج بدقة التأثيرات الكمومية داخل بلازما الثقب الأسود. هذه التقنية سمحت برصد تغيرات دقيقة في الزمن والمكان داخل قرص التراكم، لم تكن ممكنة في أي دراسة سابقة.
تمويل أوروبي يفتح الباب لأبحاث أعمق في علم الفلك والفيزياء
المشروع يقوده ناتيلا بتمويل من مجلس الأبحاث الأوروبي يبلغ 2.2 مليون يورو، ما يتيح استكمال سلسلة من النماذج الكمومية المتقدمة لفهم بنية المادة والطاقة في أقصى ظروفها. هذه الأبحاث لا تُسهم فقط في علم الفضاء، بل تمهّد الطريق لنظريات جديدة في الفيزياء الكونية.
