معلومات لا تعرفها عن الثقوب السوداء
معلومات لا تعرفها عن الثقوب السوداء
1. ماهي الثقوب السوداء
بشكل عام، الثقوب السوداء هي أجرام سماوية قوى جاذبيتها هائلة بحيث لا يمكن حتى للضوء المرئي، عند نقطة معينة، الهروب من هذه الجاذبية، وهذا ما يجعله غير مرئي، ومن هنا تأتي تسميته بالثقب الأسود.
في محيط الثقب الأسود، أي شيء يقترب كثيرًا - سواء كان نجمًا أو كوكبًا أو جسما فضائيا آخر - يتعرّض لشدّ وضغط شديدين في عملية تُعرف نظريا بتأثير السباغيتي (spaghettification)، وهي ظاهرة تنتج عن وجود فرق هائل في الجاذبية بين طرفي هذا الجسم.
2. سرعة الهروب
لكل جسم سماوي في الكون خاصية مرتبطة به تعرف باسم سرعة الهروب (وهي الحد الأدنى للسرعة المطلوبة لجسم ما للهروب الكامل من مجال الجاذبية للجسم السابق).
و من الغريب أن هذه السرعة مستقلة عن حجم او كتلة الجسم الذي يريد الهروب ، لذا من الناحية العملية ، إذا أردتم إخراج قلم أو سيارة من مجال جاذبية كوكب ما ، فالسرعة المطلوبة هي نفسها.
بالنسبة للثقب الأسود ، فَلكَي يتحرّر الجسم من مجال جاذبيته، فلابد وأن تكون سرعته أكبر من سرعة الضوء أو مساوية لها. أو بعبارة أخرى ، حتى الضوء لا يمكن أن يهرب من مجاله جاذبيته.
بشكل عام، سرعة الهروب تعتمد على كتلة الجسم السماوي الذي تريد مغادرته، لذلك فإن كتلة الثقوب السوداء كبيرة جدا مقارنة بحجمها، مما يعني أن كثافتها كبيرة جدا.
3. تكوّن الثقوب السوداء النجمية
إن الظاهرة الأكثر شيوعًا لتكوين الثقب الأسود هي الموت النجمي: فكما ناقشنا في هذه المقالة، يمكن للنجم في نهاية حياته أن يخضع لعدة سيناريوهات، بناءً على كتلته.
ولكي يتحول النجم إلى نجم نيوتروني، وهو أقرب شكل نجمي للثقب الأسود- على الأقل من ناحية الكثافة- فلا بد أن لا تقل كتلته عن 10 إلى 20 ضعف كتلة شمسنا. ففي مراحلها الأخيرة ، تنتهي حياة النجوم الهائلة بانفجارات هائلة تُعرف باسم المستعر الأعظم.
هذا الانفجار يقذف المادة النجمية إلى الفضاء ولكنها تترك وراءها النواة النجمية. هذه النواة دائما ما تتحول إلى نجم نيوتروني أو الى ثقب أسود.
للنجم قوتان تعملان داخله ويوازنان بعضهما البعض: حقل الجاذبية نحو النواة ، والطاقة الحرارية التي تعمل على مقاومة قوة الجاذبية هذه.
لكن في بقايا المستعر الأعظم، تصبح قوى الجاذبية أكبر بكثير ، لم تعد هناك قوى لمعارضة هذه الجاذبية ، لذلك يبدأ قلب النجم في الانهيار على نفسه. فإذا انهارت كتلته إلى نقطة صغيرة جدًا ، يولد ثقب أسود.
إن حشر كل هذه الكتلة التي هي أكبر بكثير من كتلة شمسنا في مثل هذه النقطة الدقيقة، يمنح الثقوب السوداء قوة جاذبيتها. ومجرتنا وحدها قد تحتوي على الآلاف من هذه الثقوب السوداء النجمية.
 |
| رسم توضيحي للقوة الحرارية التي توازن قوة الجاذبية داخل النجم |
بغض النظر عن حجمها الأصلي، يمكن للثقوب السوداء أن تنمو طوال حياتها، فتمتص الأجرام السماوية و الغاز والغبار من أي جسم يتواجد على مسافة قريبة جدًا.
لكن الثقوب السوداء ليست بالضبط آلة لشفط كل شيء كما هو موضح دائما في وسائل الإعلام. فلا بد أن تتواجد الأجسام على مسافة معينة من الثقب الأسود لكي يبدأ هذا الأخير في سحبه نحوه.
فعلى سبيل المثال، إذا تم استبدال شمسنا فجأة بثقب أسود بنفس الكتلة، فإن الكواكب التي تنتمي الى المجموعة الشمسية ستستمر في الدوران حول هذا الثقب الأسود دون أي مشكلة ولن يتغير شيء في مدارها.
4. أنواع الثقوب السوداء
الثقوب السوداء النجمية
الثقوب السوداء الهائلة
أما الثقوب السوداء الهائلة ، التي تنبأت بها نظرية النسبية العامة لأينشتاين، فهي تتميز بكتل تساوي بلايين المرات كتلة الشمس.
هذا النوع من الثقوب السوداء غالبا ما يكون في مركز المجرات. فمجرة درب التبانة مثلا تحتوي في مركزها على ثقب أسود هائل يُعرف باسم Sagittarius A والذي يزيد حجمه عن أربعة بلايين ضعف كتلة شمسنا.
الثقوب السوداء المصغرة
أما الثقوب السوداء الصغيرة فلم يتمكن أحد من رصدها إلى حد يومنا هذا، فهي لا تزال مجرد فرضية، إذ يفترض العلماء أنها قد تكوّنت بعد فترة وجيزة من تشكل الكون في الانفجار العظيم، قبل حوالي 13.7 مليار سنة، ثم تبخرت بسرعة.
يشك علماء الفلك أيضًا في وجود فئة من الأجسام تسمى الثقوب السوداء متوسطة الكتلة موجودة في الكون، على الرغم أنها - مثل الثقوب السوداء الصغيرة - لا تزال محل جدل بين العلماء.
5. بعض الظواهر المرتبطة بالثقوب السوداء
عدسة الجاذبية
عدسة الجاذبية أو سراب الجاذبية هي ظاهرة تنتج عن وجود انحناء في الفضاء بين جسم معين و الناظر إليه (دائما ما يكون سبب هذا الانحناء هو وجود جسم ذو كتلة هائلة مثل النجم النيوتروني أو الثقب الأسود) ،وتنتج هذه الظاهرة عند انحراف أشعة الضوء التي ستمر بالقرب من هذا الإنحناء ، وبالتالي تشويه الصور التي سيتلقاها المراقب . فيرى هذا المراقب العديد من الأجسام أو لنقل أنه يرى العديد من الصور لجسم واحد.
تنبأت نظرية النسبية لأنشتاين بوجود هذه الظاهرة منذ صدورها في 1905، وتم رصدها بعد ذلك خصوصا بالتلسكوب هابل، ويمكن رؤيتها كثيرا عند استكشاف الفضاء العميق للكون المرئي.
ويستعمل العلماء الآن ظاهرة عدسة الجاذبية في رصد المادة المظلمة في أعماق الكون.
يمكن لعدسة الجاذبية أن تتخذ عدة أشكال وأهمها حلقة أينشتاين : وتنتج عند وجود المراقب و مصدر الضوء (أوالجسم الذي يراه المراقب) و الجسم الثقيل (الذي سبب الإنحناء في الفضاء) على استقامة واحدة.
ترتبط الثقوب السوداء دائما بعدسة الجاذبية نظرا لكونها أكثر الأجسام كثافة في الفضاء وبالتالي هي أكثر الأجسام التي تكوّن عدسة الجاذبية.
تضخم الثقوب السوداء
على عكس الأجسام الفضائية الأخرى كالنجوم و الكواكب، فإنه لا يوجد حد للحجم الذي يمكن أن تبلغه الثقوب السوداء، فحرفيا، الثقوب السوداء يمكن أن تنمو الى ما لانهاية.
لذا فإن أكبر الأجسام التي يمكن أن تتواجد في الفضاء تنتمي إلى الثقوب السوداء.
اشعاع هوكينغ
قد يظن البعض أن الثقوب السوداء لا يمكن أن تموت و تتزايد فقط الى مالانهاية دون نقصان.
ولا عجب في ذلك، فلمدة طويلة، ظن الفيزيائيون وعلماء الكونيات- الذين يهتمون بمراحل حياة الكون ويدرسون السيناريوهات التي ستحدث في آخر مراحل حياته- أن الثقوب السوداء ستلتهم كل المادة في الكون و سيبقى الكون مليئا بهذه الأجسام فقط.
لكن اتضح بعد ذلك أن هذه الأجسام المظلمة تفقد كتلتها بشكل دائم وبطيء عن طريق تسرب جزيئات دون ذرية تسمى بإشعاع هوكينغ. وبهذا فإن الثقوب السوداء ستنتهي بالإضمحلال شيئا فشيئا الى أن تختفي يوما ما.
6. أضخم 5 ثقوب سوداء تم رصدها على الإطلاق
إليك 5 من أكبر الثقوب السوداء التي تم رصدها على الإطلاق :
1- الثقب الأسود للمجرة NGC 6166 : هذا الثقب الأسود يوجد في مركز المجرة NGC 6166 وهي مجرة بيضاوية توجد في كوكبة هرقل وتبعد حوالى 465 مليون سنة ضوئية. تبلغ كتلة هذا الثقب الأسود حوالي 30 مليار كتلة شمسية.
2- H1821+643 : هو ثقب أسود وسط مركز نجم زائف (كوازار) يوجد في كوكبة التنين وتصل كتلته إلى أكثر من 30 مليار كتلة شمسية، ولمعرفة مدى كبر هذا الثقب الاسود، تخيل أن قطر شوارزشيلد ("قطر" أفق الحدث) يصل طوله الى 1150 وحدة فلكية أي أنه أكبر من قطر مدار بلوتو ب 14.5 مرة.
3- S5 0014+81 : يوجد في مركز كوازار داخل مجرة بيضاوية في كوكبة الملتهب على أطراف الكون المرئي.
يقدر الخبراء أن حجم هذا الثقب الأسود يصل الى 40 مليار كتلة شمسية وأكبر ب 10000 مرة من حجم الثقب الأسود الذي يتوسط مجرتنا.
4- الثقب الأسود الذي يتوسط المجرة IC 1101 : وهي مجرة بيضاوية كبيرة تتوسط عنقود مجري يسمى Abel 2029 وتبعد عن الأرض حوالى 1.07 مليار سنة ضوئية. في الحقيقة لايزال العلماء بصدد دراسة الثقب الأسود الذي يتوسط هذه المجرة ويقدّرون حجمه من 40 الى 100 مليار كتلة شمسية.
TON 618 -5: وهو كوازار ساطع جدا يقع في برج السلوقيان على أطراف الكون المرئي ويبعد 10.4 مليار سنة ضوئية عن الأرض. تشير الحسابات إلى أن كتلة الثقب الأسود الذي يتوسط هذا الكوازار يصل الى 66 مليار كتلة شمسية.
المصدر: ناشيونال جيوغرافيك
تعليقات
إرسال تعليق
اكتب تعليقك اذا كان لديك اي تساؤل او اضافة