10 أشياء يجب معرفتها عن الثقوب السوداء
هل الثقب الأسود بوابة إلى بعد آخر؟
هل يمكننا استخدام ثقب أسود للسفر في الزمان والمكان؟
هل نعيش حتى في ثقب أسود؟
سنخبرك اليوم عن تلك الأجرام السماوية غير المرئية المعروفة بالثقوب السوداء ، وسنحاول توضيح بعض المفاهيم الخاطئة الشائعة عنها.
1- ما هي الثقوب السوداء؟
بكل بساطة ، الثقوب السوداء هي منطقة من الفضاء تسود فيها الجاذبية ، ولا يمكن لأي شيء الهروب من هذه الجاذبية الشديدة – حتى الضوء.
تتشكل الثقوب السوداء عندما يكون الضغط الداخلي لجسم ما غير قادر على مقاومة قوى الجاذبية الخاصة به ، وينهار على نفسه ، مثل العديد من أنواع النجوم.
لكن الطريقة الأكثر شيوعًا لتكوين ثقب أسود هي عندما تموت النجوم ، فعندما يستهلك النجم كل وقوده ، ينفجر بشكل مذهل ، ويعرف هذا الانفجار باسم سوبر نوفا ، حيث لا يكون الضغط الداخلي للنجم مساويًا لـ قوى الجاذبية الخارجية تنهار على نفسها ، ويتحول اللب الداخلي للنجم إلى ثقب أسود يبتلع كل شيء أمامه ، ويطلق انفجارات أشعة غاما – (وهو أحد ألمع الأحداث الكهرومغناطيسية التي تحدث في الكون وهي علامة على وجود مستعر أعظم).
2 – ما هو حجم الثقوب السوداء؟
تأتي الثقوب السوداء في شكلين: الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية والثقوب السوداء الهائلة.
الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية هي الأكثر وفرة في الكون وتتشكل عندما يموت نجم ضخم بما فيه الكفاية ، ويقدر أن أكبر ثقب أسود تم اكتشافه حتى الآن يبلغ 33 كتلة شمسية.
أما الثقوب السوداء الهائلة فهي ثقوب سوداء عملاقة ، أصغرها كتلته مئات الآلاف من الكتل الشمسية ، ويقدر معظمها بما يقرب من ملايين الكتل الشمسية ، وأكبر ثقب أسود تم اكتشافه من هذا النوع تقدر كتلته بـ 18 مليار كتلة شمسية ، أي بحجم مجرة بأكملها.
يُعتقد أن كل مجرة تحتوي على ثقب أسود في مركزها.
3- هل تموت الثقوب السوداء؟
في عام 1974 ، أظهر ستيفن هوكينج أن الثقوب السوداء ليست سوداء تمامًا لأنها تصدر كميات ضئيلة من الإشعاع الحراري ، وكان هذا التأثير يُعرف باسم “إشعاع هوكينغ” ، وبسبب هذا الإشعاع تفقد الثقوب السوداء طاقتها وبالتالي كتلتها ، و أخيرا “تتبخر”!
على الرغم من أن هذه العملية بطيئة جدًا ، إلا أنها تؤدي في النهاية إلى “موت” الثقب الأسود ، ويمكن أن تستغرق هذه العملية تريليونات السنين وربما أكثر.
4- هل يمكن استخدام الثقوب السوداء للسفر عبر الزمن والفضاء؟
هناك اعتقاد يفترض أنه يمكننا استخدام الثقوب السوداء كبوابة إلى بُعد آخر أو السفر عبر الزمان والمكان ، ويستند هذا الافتراض على نظرية النسبية العامة لأينشتاين وقوانين معينة لميكانيكا الكم.
لسوء الحظ ، حتى لو كان هذا صحيحًا ، فلن نعيش داخل الثقب الأسود!
هناك منطقة خارج وحول الثقب الأسود تسمى “أفق الحدث” – على حافة الثقب الأسود ، وهو الحد الذي لا يمكن حتى للضوء الهروب منه – وهذه المنطقة عبارة عن محيط من الغاز. حار جدًا ، بلازما ، وهي شديدة السخونة وسخونة من سطح الشمس. ومع ذلك ، حتى إذا تمكن المرء بطريقة ما من النجاة من الحرارة الشديدة والإشعاع ، فهناك عقبة أخرى أمامك … وهي (الجاذبية).
تعمل تأثيرات المد والجاذبية لسحب الثقوب السوداء على تمزيق الأشياء إلى كواركات – جسيمات أولية وأحد اللبنات الأساسية للمادة – بحيث تصبح قطعًا من الجسيمات الأولية قبل أن تتمكن من الوصول إلى خصوصية الثقب الأسود.
نقطة التفرد في تفرد الثقب الأسود: إنها نقطة ذات بعد واحد في مركز الثقب الأسود ولها كثافة وجاذبية لانهائية ، وهناك انحراف في الزمكان ، وهذا هو المكان الذي تنهار فيه كل قوانين الفيزياء التي نعرفها.
5- هل نعيش داخل ثقب أسود؟
يتفق معظم الخبراء على أن الكون بدأ كنقطة شديدة الحرارة وكثافة لانهائية تسمى “نقطة التفرد”.
في الواقع ، يقول بعض الفيزيائيين أن كوننا قد نشأ عن طريق ثقب أسود ، وأن نقطة التفرد في كل ثقب أسود يمكن أن تولد كونًا صغيرًا.
في أول تريليون من الثانية بعد الانفجار العظيم ، توسع الكون بسرعة لا تصدق – أسرع من سرعة الضوء – وبمرور الوقت تباطأ هذا التوسع ، وهذا ما يحدث أيضًا في منطقة “أفق الحدث” . من الثقب الأسود! هل من الممكن أن يكون كوننا هو أفق حدث لثقب أسود آخر في الكون؟
إن فرضية وجود كوننا داخل ثقب أسود هي فرضية تحل العديد من المشكلات الرياضية والفيزيائية لأصل الكون ، ولكن لم يتم إثبات ذلك بأي شكل من الأشكال. وحتى الآن ، من الصعب أيضًا تخيل أننا يعيشون في عالم داخل ثقب أسود موجود في كون آخر ينشأ من ثقب أسود آخر. و هكذا ..
6 – هل تتحرك الثقوب السوداء؟
مثل جميع الأجرام السماوية ، تتحرك الثقوب السوداء أيضًا. في عام 2002 ، تم اكتشاف أن الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية المسمى GRO J1655-40 كان يتحرك عبر الفضاء بسرعة 250.00 ميل في الساعة ، وهو أسرع بأربع مرات من متوسط السرعة. نجوم في كوكبة العقرب المجاورة لمركز مجرتنا.
7- ماذا عن طاقة الثقب الأسود؟
يمكن أن تولد الثقوب السوداء طاقة أكثر كفاءة من شمسنا. الطريقة التي يعمل بها الثقب الأسود لتوليد الطاقة هي استخدام مادة تدور حول الثقب الأسود وتحويله إلى طاقة. المادة التي تدور بالقرب من الحافة الداخلية لأفق الحدث في الثقب الأسود. إنه يدور أسرع بكثير من المادة الموجودة على الحافة الخارجية للقرص ، لأن قوة الجاذبية أقوى بكثير بالقرب من أفق الحدث.
بينما تقوم عملية الاندماج النووي بتحويل حوالي 0.7٪ من الكتلة إلى طاقة ، فإن حافة الثقب الأسود تحول 10٪ من كتلة المادة إلى طاقة – وهذا فرق كبير! اقترح العلماء أنه يمكن استخدام هذا النوع من الطاقة لتشغيل المركبات الفضائية المستقبلية عند إرسالها بالقرب من الثقوب السوداء.
8- من اكتشف الثقوب السوداء؟
– قد يخطر ببال أن ” اينشتاين “كان هو من اكتشف الثقوب السوداء لأن نظريته تنبأت بوجودها ، ولكن في الحقيقة كان أول من اكتشف الثقوب السوداء هو العالم.” كارل شوارزشيلد كارل شوارزشيلد ”
إنه أول من استخدم معادلات أينشتاين ، وقد أظهر أن الثقوب السوداء يمكن أن توجد بالفعل ، وأعلن هذا في نفس العام الذي نشر فيه أينشتاين نظريته عن النسبية العامة في عام 1915.
وفي نظرية شوارزشيلد جاء مصطلح “نصف قطر شوارزشيلد” ، وهو مقياس يعبر عن مدى الحجم الصغير الذي يمكن أن ينتج عن ضغط المادة حتى تتحول إلى ثقب أسود.
قبل ذلك بوقت طويل ، تنبأ الموسوعي البريطاني “جون ميشيل” بوجود “نجوم سوداء” ضخمة جدًا ومضغوطة بحيث يمكن أن يكون لها قوة جاذبية كبيرة جدًا لا يستطيع حتى الضوء الهروب منها.
بالإضافة إلى ذلك ، لم تحصل الثقوب السوداء على اسمها العالمي حتى عام 1967.
9 – هل توجد ثقوب سوداء في مجرتنا؟
أقرب الثقوب السوداء التي تم اكتشافها هي آلاف السنين الضوئية وليس لها أي تأثير على الأرض. حتى الثقب الأسود في مركز مجرة درب التبانة يبعد عنا بحوالي 27000 سنة ضوئية ، وعلى الرغم من أن كتلته تقدر بعدة ملايين من الكتلة الشمسية ، إلا أن مسافته الكبيرة لن تؤثر على نظامنا الشمسي.
10- كيف تبدو الثقوب السوداء؟
من أكثر المفاهيم الخاطئة شيوعًا عن الثقوب السوداء أنها تشبه شكل أنبوب أو قمع ، لكن هذا التصور سيكون صحيحًا فقط في عالم ثنائي الأبعاد ، لكن الحقيقة هي أن الثقوب السوداء كروية ، مما يعني أن سيكون شكل “الأنبوب” ثلاثي الأبعاد ، لا يختلف كثيرًا عن النجوم العادية ، لكن لا يمكننا رؤيته لأنه يمتص الضوء.