قد تنكسر صفائح الجاذبية وتعيد الاتصال في الكون

اقترحت دراسة نظرية أن «صفائح المجال الجاذبي» قد تنكسر وتعيد الاتصال ببعضها في ظروف محددة، وهي عملية تُعرف في فيزياء البلازما باسم «إعادة الاتصال». وإن تحقق ذلك فعلاً في الطبيعة، فقد يغيّر معدل تبادل الطاقة والزخم بين الجاذبية والمادة في المنطقة التي تحدث فيها. ويرى الباحثان أن العملية قد تكون ذات صلة باندماج الثقوب السوداء وتصادم النجوم النيوترونية، لكنها حتى الآن نتيجة رياضية لم تُختبر بالرصد.

الدراسة من إعداد Luca Comisso، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كولومبيا وأول مؤلفيها، وFelipe Asenjo، الفيزيائي في جامعة Adolfo Ibáñez في تشيلي. ونُشرت في 28 أكتوبر في مجلة Physical Review D، وتُسجَّل الدراسة ضمن أبحاث عام 2026، المجلد 114، العدد 8.

من أين جاءت الفكرة؟

تبدأ القصة من المغناطيسية. فخطوط المجال المغناطيسي تكون عادةً «متجمّدة» داخل البلازما، وهي غاز ساخن مشحون كهربائياً يوجد في النجوم. وأحياناً تنكسر هذه الخطوط ثم تلتحم من جديد، فتُطلق الطاقة المختزنة فيها، كما يحدث في التوهجات الشمسية. وهذه هي إعادة الاتصال المغناطيسي.

يقول Comisso: «في فيزياء البلازما، أصبحت إعادة الاتصال جزءاً أساسياً من فهمنا لكيفية إعادة تنظيم المجالات المغناطيسية وتبادلها الطاقة مع المادة». ثم يطرح السؤال الذي انطلق منه البحث: «هل يمكن أن ينطبق أمر مشابه على الجاذبية؟».

ويقرّ بأن لا سبب بديهياً لتوقع ذلك، قائلاً: «الجاذبية والمغناطيسية تصفان جانبين مختلفين جداً من الطبيعة، فلا يوجد سبب واضح لتوقّع أن تتصرفا بالطريقة نفسها». لكنه يستدرك: «غير أننا عندما نكتب معادلات أينشتاين بصيغة رياضية معيّنة، تظهر في الجاذبية بعض المبادئ نفسها التي تحكم المجالات المغناطيسية. أردنا أن نفهم ما إذا كان هذا التشابه يمتد إلى إعادة الاتصال نفسها».

كيف توصّل الباحثان إلى النتيجة؟

اعتمد الباحثان على النسبية العامة لألبرت أينشتاين، واستخدما صيغة «التيترد» (Tetrad)، وهي إطار رياضي لوصف الجاذبية. ويوضح Comisso: «تصف نظرية أينشتاين الجاذبية من خلال هندسة الزمكان، لكن بعض جوانب الجاذبية يمكن التعبير عنها بكميات تشبه المجالات الكهربائية والمغناطيسية».

وكانا قد اقترحا في دراسة سابقة نُشرت في وقت سابق من العام نفسه ما سمّياه صفائح المجال الجاذبي. وهي صفائح ثنائية الأبعاد، بُعد منها في المكان وبُعد في الزمن، وتبدو في أي لحظة معيّنة كخط يشبه خط المجال المغناطيسي.

وفي الدراسة الجديدة حدّدا الشروط التي تنكسر فيها هذه الصفائح وتعيد الاتصال. يقول Comisso: «في ظروف معيّنة، تتطور هذه الصفائح دون أن تنكسر أو يتغير ترتيب اتصالها». أما في غير ذلك فيضيف: «يمكن لصفائح المجال الجاذبي أن تنكسر وتعيد الاتصال بترتيب مختلف، تماماً كما تفعل خطوط المجال المغناطيسي في البلازما».

Loading image...

وكسر قاعدة «التجمّد» وحده لا يكفي لحدوث إعادة الاتصال، لأن الصفائح قد تبقى سليمة في تدفق آخر. ولا تحدث إعادة اتصال جاذبية حقيقية إلا إذا لم يوجد أي تدفق بديل يُبقي الصفائح متصلة.

كما اشتقّ الباحثان معادلات لسرعة هذه العملية. ويقول Comisso: «اشتققنا أيضاً معادلات تصف مدى سرعة حدوث إعادة الاتصال هذه، وكيف يمكن أن تؤثر في انتقال الطاقة والزخم». ويؤكد أن «كل شيء ينبع من النسبية العامة لأينشتاين».

ماذا قد تغيّر إعادة الاتصال؟

في النسبية العامة تتبادل الجاذبية والمادة الطاقة والزخم، مع بقاء المجموع الكلي محفوظاً. وتغيّر إعادة الاتصال الجاذبية المعدل المحلي لهذا التبادل.

وتؤثر العملية كذلك في «الحلزونية الجاذبية» (gravitational helicity)، وهي النظير الجاذبي للمقياس الذي يصف مقدار التواء خطوط المجال المغناطيسي وتشابكها. فإعادة الاتصال يمكن أن تنشئ هذه الحلزونية أو تُفنيها، بينما تُبقيها الصفائح المتجمّدة ثابتة.

أما مسبّبات الظاهرة المحتملة فتشمل نقاط التفرّد في الثقوب السوداء، وتراكب تموّجات جاذبية صغيرة، وتأثيرات كمّية مرتبطة بإشعاع هوكينغ، وهو الوهج الخافت الذي يُتوقع أن تبعثه الثقوب السوداء.

أين يمكن البحث عنها؟

يحدّد Comisso اندماج الثقوب السوداء وتصادم النجوم النيوترونية بوصفهما بيئتين محتملتين. ويقول: «ما زلنا في البداية، لكن من أكثر الاحتمالات إثارة أن تؤدي إعادة الاتصال الجاذبية دوراً في أحداث قصوى، مثل اندماج ثقبين أسودين أو تصادم نجمين نيوترونيين. هذه بيئات تبلغ فيها الجاذبية أقصى شدتها، وتتغير فيها هندسة الزمكان تغيراً هائلاً».

وهنا تأتي الأمواج الجاذبية، وهي تموجات في نسيج الزمكان تنتج عن تصادمات كهذه. ويسجّل مرصد LIGO هذه الأمواج منذ عام 2015.

ويشير Comisso إلى أن نظرية أينشتاين وُضعت قبل أكثر من قرن واجتازت عدداً هائلاً من الاختبارات التجريبية، ثم يضيف: «ومع ذلك، وبعد أكثر من قرن، لا تزال هناك رؤى جديدة يمكن استخلاصها من المعادلات نفسها».

والخطوة التالية أن يختبر الباحثون ما إذا كانت إعادة الاتصال الجاذبية تنقل الطاقة، وما إذا كانت تترك بصمة في الأمواج الجاذبية. يقول Comisso: «نودّ أن نفهم ما إذا كانت إعادة الاتصال الجاذبية يمكن أن تسهم في نقل الطاقة، وما إذا كانت قد تترك بصمة يمكن تمييزها في الأمواج الجاذبية. لا نعرف الإجابات بعد، لكن هذه أسئلة يمكننا الآن أن نبدأ في دراستها».