بفضل ميلهم لامتصاص كل شيء من حولهم - حتى الثقوب الخفيفة - لا تكشف عن أدلة حول أصولهم أو تاريخهم. هذه الحقيقة المحبطة دفعت العلماء في الستينيات إلى إعلان أن الثقوب السوداء "ليس لها شعر". من خلال هذا ، كان الباحثون يقصدون أن الثقوب السوداء لديها عدد قليل جدًا من الخصائص المميزة لفصل بعضها عن بعض.
الآن ، تشير الحسابات الجديدة إلى أن بعض الثقوب السوداء يمكن أن تنمو الشعر ، لكنها لا تستطيع الاحتفاظ بها لفترة طويلة. وفقًا للعمل الجديد ، تظهر الثقوب السوداء التي تدور بسرعة تقريبًا (ولكن ليس تمامًا) أقصى دوران ممكن بعض الخصائص الفريدة. لكن هذه الخصائص لا تستمر لفترة طويلة قبل أن يصبح الثقب الأسود "أصلعًا" ولا يمكن تمييزه عن الآخرين من نوعه.
قال مؤلف الدراسة ليور بوركو ، الفيزيائي في معهد أبحاث تيس في كاليفورنيا: "هذا اكتشاف مثير للاهتمام لأنه سلوك عابر".
نشأ استعارة شعر الثقب الأسود من الرياضيات التي قام بها الفيزيائيون جاكوب بيكنشتاين وجون ويلر في الستينيات وأوائل السبعينيات. جادل الباحثون أنه في ظل نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، يمكن وصف الثقوب السوداء بثلاث معلمات يمكن ملاحظتها فقط: كتلتها وزخمها الزاوي وشحنتها الكهربائية. كل شيء آخر ، كل المعلومات الأخرى ، محاصر في جاذبية الثقب الأسود وبالتالي من المستحيل ملاحظته. نظرًا لوجود ثقبين أسودين يتطابقان مع القيم الثلاث ، سيكون من المستحيل من الناحية الوظيفية تمييز أحدهما عن الآخر.
منذ ذلك الحين ، كان المنظرون يبحثون عن شيء يمكن أن يميز الثقوب السوداء عن بعضها البعض. إذا تمكن العلماء من العثور على شيء ما ، فقد يفتح آفاقا جديدة حول أصول ثقوب سوداء معينة. على سبيل المثال ، في حين يُعتقد أن العديد من الثقوب السوداء هي بقايا النجوم المنهارة ، ربما تكون بعضها قد تشكلت بعد الانفجار العظيم مباشرةً ، وقد اندمجت من مناطق كثيفة بشكل غير طبيعي في النسيج العالمي الأقدم. لا يمكن تمييز أحد هذه الثقوب السوداء البدائية من ثقب أسود نجمي إذا كان للاثنين نفس الكتلة والزخم الزاوي والشحنة الكهربائية.
في عام 2018 ، وجدت مجموعة من الباحثين بقيادة الفيزيائي Dejan Gajic ، في جامعة كامبريدج ، أن الثقوب السوداء المتطرفة ، تلك التي لديها أقصى شحنة كهربائية ممكنة ، لها خصائص فريدة يمكن أن تفرق بين الأشياء عن بعضها البعض. تضمنت هذه الخصائص تغييرات قابلة للقياس في أفق حدث الثقب الأسود (النقطة التي تكون فيها قوة الجاذبية قوية جدًا بحيث لا يمكن للضوء الهروب) وأفق كوشي (النقطة التي تنهار عندها العلاقة السببية بين الماضي والمستقبل بسبب (تأثيرات الانحناء الزمني لمجال الجاذبية القوي).
أصبح بوركو وزملاؤه مهتمين بما إذا كانت الخصائص الفريدة قد تحمل ثقوبًا سوداء شديدة التطرف ، ولكن ليس تمامًا. أجرى الباحثون الرياضيات لنوعين من الثقوب السوداء. الأول هو ثقب أسود شبه متطرف من Reissner-Nordström ، وهو نوع من الثقب الأسود الذي يحتوي تقريبًا على أقصى شحنة كهربائية ممكنة تقريبًا ولكنه لا يدور. والثاني ، ثقب أسود متطرف تقريبًا ، هو نوع من الثقب الأسود يدور عند أقصى دوران تقريبًا ولكن ليس لديه شحنة كهربائية.
في كل من هذه الثقوب السوداء شبه المتطرفة ، وجد الباحثون أدلة على "الشعر" - لبعض الوقت. أفاد الباحثون في 15 تشرين الثاني / نوفمبر في دورية "فيزيكال ريفيو ريسيرش" ، أن الخصائص الفريدة للثقوب السوداء شبه المتطرفة يمكن قياسها عندما يتكون الثقب الأسود المحاكي لأول مرة ، لكنها تتراجع بمرور الوقت في وظيفة تربيعية للوقت. وهذا يعني أن القيم تتقلص بسرعة في البداية ، ثم تستمر في التقلص ببطء أكبر مع مرور الوقت. (لم يحسب فريق البحث مدى سرعة حدوث ذلك في الوقت الفعلي ، والذي يختلف باختلاف كتلة الثقب الأسود ودوره وشحنه.)
وقال بوركو لـ Live Science: "لفترة قصيرة ، يتصرف مثل شعره مثل الثقب الأسود الذي يدور إلى أقصى الحدود". "ولكن بعد مرور بعض الوقت ، يبدأ في فقدان هذا الشعر ليصبح في النهاية أصلعًا مرة أخرى."
في حين أن جميع هذه الحسابات نظرية حاليًا ، إلا أن هناك أملًا في عمليات المراقبة الواقعية التي تتوافق مع النتائج أو تتعارض معها. تقوم تجربة مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) بالليزر بقياس موجات الجاذبية ، وهي تموجات في الزمكان تم إنشاؤها بواسطة أجسام ضخمة مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء. يستخدم LIGO مرصدين أرضيين لقياس موجات الجاذبية. ويمكن أن توفر هذه القياسات نظرة على الثقوب السوداء المشعرة.
سيطلق مشروع قادم ، هو هوائي الفضاء المتداخل بالليزر (LISA) ، ثلاث مركبات فضائية للكشف عن موجات الجاذبية من الفضاء. تم تصميم هذا المشروع للكشف عن موجات الجاذبية من الثقوب السوداء الهائلة. قال بوركو إنه لا يوجد أي معرفة بالوقت الذي ستستغرقه هذه التجارب للقبض على الثقب الأسود شبه المتطرف في العمل ، ولكن إذا ظهر أحدهم ، فقد يكون لموجات الجاذبية شعر.
