ما هو الثقب الاسود : تعتبر الثقوب السوداء من بين أكثر الأشياء إثارة للإعجاب في الكون. يحاول العلماء كشف أسرارهم ، على الرغم من أنها غير مرئية وغير متوقعة في كثير من الأحيان. مما يتكون الثقب الأسود؟
تم تصوير ثقب أسود لأول مرة في عام 2019. وقد تم الإعلان عن هذا الاختراق الذي توقعه العلماء بشكل خاص. حلقة النار التي تبرز على الخلفية السوداء لهذه الصورة الأولى هي تذكير بمدى روعة وغموض الثقوب السوداء ، والتي لا يزال لدى علماء الفلك الكثير ليتعلموا عنها.
لكن ما هو بالضبط الثقب الأسود؟ ما هي الأنواع المختلفة للثقوب السوداء المعروفة؟ هل يمكن لثقب أسود أن يموت؟ هل الأرض معرضة لخطر عبور الثقب الأسود؟ إليك ما تحتاج لمعرفته حول هذه الأجسام الفلكية غير المتوقعة
جدول المحتويات
ما هو الثقب الاسود : الثقب الأسود ليس فراغًا
على الرغم من أن الاسم قد يوحي ، فإن الثقب الأسود ليس مكانًا فارغًا في الفضاء. على العكس من ذلك ، فإن الثقب الأسود هو منطقة من الفضاء تتراكم فيها كمية كبيرة جدًا من المادة. لتخيل ثقب أسود ، يمكننا على سبيل المثال تخيل كتلة نجم ، أكبر بعشر مرات من كتلة شمسنا ، والتي يمكن احتواؤها في كرة بقطر مدينة نيويورك ، كما تقول ناسا.
إقرأ أيضا:ما الذي يبيع الأفضل على الإنترنتيحتوي الثقب الأسود على مجال جاذبية ، شديد الشدة بحيث لا يمكن لأي مادة تدخل إليه أن تخرج منه ، بما في ذلك الضوء. هذا هو السبب في أن الثقوب السوداء هي أجسام غير مرئية بصريًا. من ناحية أخرى ، من الممكن اكتشاف المادة التي تم التقاطها بواسطة الثقب الأسود ، حيث يتم تسخينها إلى درجات حرارة عالية جدًا. تشكل هذه المادة قرصًا تراكميًا ، يشبه هالة من الضوء في صورة الثقب الأسود الوحيدة التي تم التقاطها على الإطلاق. يدور قرص التراكم (لكن الثقب الأسود نفسه لا يدور بالضرورة).
ما هي أنواع الثقوب السوداء المختلفة؟
عادة ما يتم تمييز الثقوب السوداء عن بعضها البعض على أساس كتلتها.
الثقوب السوداء النجمية: تكون كتلتها عمومًا ما بين 10 و 24 ضعف كتلة الشمس.
الثقوب السوداء الهائلة: هذه ثقوب سوداء عملاقة ، كتلتها على الأقل مليون مرة كتلة الشمس. يمكن أن تكون أكبر: تم قياس ثقب أسود بحجم 40 مليار كتلة شمسية. الثقب الأسود الذي تم تصويره M87 * هو أيضًا ثقب أسود هائل.
الثقوب السوداء المتوسطة: كما يوحي اسمها ، فهي في منتصف الطريق بين الثقوب السوداء النجمية والثقوب السوداء الهائلة. ستمثل كتلتها بضعة آلاف من كتلة الشمس. لأول مرة ، لوحظ دليل مباشر على وجودها في سبتمبر 2020.
ما هو الثقب الاسود : كيف تتشكل الثقوب السوداء؟
يُعتقد أن الثقوب السوداء النجمية تولد عندما ينهار نجم على نفسه. يجب أن يكون هذا النجم ضخمًا بما يكفي لتشكيل ثقب أسود: على سبيل المثال ، لا يمكن لشمسنا أن تصبح واحدة. لتكوين ثقب أسود نجمي ، يجب أن يكون اللب المتبقي من النجم أكبر من ثلاث كتل شمسية
تشكل الثقوب السوداء الهائلة موضوع نقاش علمي. يمكن افتراض أن تكون هذه الثقوب السوداء العملاقة تحدث على نطاقات زمنية طويلة ، بالنظر إلى حجمها. ومع ذلك ، فنحن نعلم أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة كانت موجودة بالفعل في الكون الذي لا يزال فتيًا. لذلك لا يمكن تشكيل هذه الأجسام عن طريق تراكم النجوم (عن طريق “ابتلاع” مادة النجوم ، مما يسمح لها بالنمو)
يمكن تفسير تكوين الثقوب السوداء المتوسطة من خلال تفاعل متسلسل: تصادم النجوم الموجودة في مجموعات كثيفة للغاية ، مما يؤدي إلى تراكم النجوم الضخمة للغاية. سيؤدي انهيارها إلى ظهور ثقوب سوداء ذات كتلة متوسطة. يمكن أن يؤدي الاندماج المتوسط للثقب الأسود إلى ظهور ثقوب سوداء فائقة الكتلة
ماذا يوجد داخل الثقب الأسود؟
في حين أنه لا يُنصح بشدة بزيارة الثقب الأسود (ذكرتنا ناسا في مقطع فيديو لطيف للغاية) ، يتساءل المرء عما يوجد بداخل هذه الأجسام الغريبة. لمعرفة ذلك ، يجب أن يكون المرء قادرًا على عبور “حدود” الثقب الأسود (بالمعنى الهندسي ، لأنه ليس غشاءًا) وهو ما يسمى أفق الحدث. ومع ذلك ، فهذه هي بالضبط نقطة اللاعودة التي لا يمكن بعدها أن يخرج أي عنصر يدخل الثقب الأسود.
إقرأ أيضا:من هو فيليب بيتانإذا استطعت أن تسقط في ثقب أسود لترى ما يوجد ، ماذا سيحدث؟ ربما لن يكون لديك وقت لرؤية الكثير لأنك ستمتد مثل السباغيتي (بالمناسبة يتحدث العلماء عن السباغيتي). نظرًا لأنه لا شيء يفلت من الثقب الأسود ، فلا يمكن معرفة ما يوجد في مركز هذا الكائن ، فيما يسمى بتفرده
هل يمكن أن يموت الثقب الأسود؟
أبرز ستيفن هوكينج مفارقة مفادها أن الثقوب السوداء ليست سوداء تمامًا لأنها تصدر جزيئات ويمكن أن تتبخر حتى تختفي تمامًا. تحدث هذه الظاهرة على شكل إشعاع يسمى إشعاع هوكينغ.
بسبب هذا الإشعاع ، الثقوب السوداء لها عمر محدود. ومع ذلك ، بالنسبة لبعض الثقوب السوداء ، فإن الوقت الذي تستغرقه حتى تتبخر تمامًا هو أكثر أهمية من عمر الكون.
ما هو الثقب الاسود : هل يجب أن تخاف من الثقوب السوداء؟
قد يثير مصير النجوم التي ضربتها الثقوب السوداء (أو ذلك النجم المحظوظ الذي طُرد من الثقب الأسود لمجرة درب التبانة) المخاوف من أن كوكبنا سوف يعبر يومًا ما مسار ثقب أسود. ومع ذلك ، فإن الخطر في مكان آخر.
لقراءة: ماذا سيحدث إذا امتص ثقب أسود الأرض؟
إذا كان هناك شيء يخيفنا ، فهو لا يقابل ثقبًا أسودًا ، بل لقاء نجم آخر. من المرجح أن تعبر مسار نجم (أكثر النجوم شيوعًا في مجرتنا) أكثر من مسار الثقب الأسود.
عندما يندمج ثقبان أسودان
نحن نعلم أن اندماجات الثقوب السوداء تنبعث منها موجات ثقالية. يقترح العلماء أن الثقب الأسود الذي تم إنشاؤه حديثًا خلال هذا النوع من الأحداث يصدر إشارة أخرى أكثر تعقيدًا: “زقزقة”.
عندما يصطدم ثقبان أسودان ، فإن الثقب الأسود المتبقي “غرد” ليس مرة واحدة فقط ، بل عدة مرات. تسمح لنا موجات الجاذبية التي تصدرها بمعرفة المزيد عن شكلها. أعلن العلماء عن هذه النتيجة في مجلة فيزياء الاتصالات في 8 أكتوبر 2020.
يتذكر مؤلفو النص: “ظهر مجال جديد في علم الفلك مع اكتشاف موجات الجاذبية”. تتمتع هذه الموجات بخصوصية الانتشار بسرعة الضوء ، بينما تشوه الزمكان (هذا التباين الصغير هو الذي يمكن ملاحظته عندما يصل إلينا). أصلهم حدث كوني شديد ، مثل اندماج ثقبين أسودين. نظرًا لأن الثقوب السوداء لا تنتج الضوء أثناء اندماجها ، يجب على علماء الفلك بدلاً من ذلك السعي لاكتشاف موجات الجاذبية.
الثقب الأسود المتبقي “مشوه للغاية”
يوضح المؤلفون أنه عندما يجتمع مكونا الثقب الأسود الثنائي معًا ويندمجان ، فإننا “نرى ولادة ثقب أسود نهائي مشوه للغاية”. في لحظة ، يطلق الثقب الأسود المنشأ حديثًا كميات كبيرة من الطاقة ، بينما يأخذ شكله النهائي. يعد هذا الحدث فرصة مثالية للعلماء لدراسة الثقوب السوداء واستكشاف آثار الجاذبية. إنهم يفترضون بطريقة ما أن موجات الجاذبية المنبعثة تجعل من الممكن فهم “سلوك” الثقب الأسود.
يقول العلماء: “نبرهن على وجود صلة بين خاصية ملموسة يمكن ملاحظتها في موجات الجاذبية والسمات الهندسية على الأفق الديناميكي الواضح للثقب الأسود النهائي”. يشرحون أنهم رصدوا “زقزقة” وجدت في موجات الجاذبية التي حدثت بعد الاندماج.
لمعرفة ذلك ، أجرى الباحثون عمليات محاكاة للتصادم بين الثقوب السوداء باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة. ثم تمكنوا من مقارنة شكل الثقب الأسود النهائي بالموجات الثقالية المنبعثة. يعلق خوان كالديرون بوستيلو ، المؤلف المشارك للدراسة والأستاذ المساعد في جامعة هونغ الصينية: “بعد الاصطدام ، يصدر الثقب الأسود المتبقي الأخير إشارة بارتفاع ثابت وتناقص في السعة – مثل صوت الجرس المضروب”. كونغ ، المتخصص في الثقوب السوداء وموجات الجاذبية ، في بيان. عادة ما يتم ملاحظة هذا العنصر عند دراسة التصادم من الأعلى. ولكن من خلال مراقبة الحدث عند خط الاستواء للثقب الأسود النهائي ، تم اكتشاف إشارة أكثر تعقيدًا: نوع من “النقيق” المتكرر
“الجازولي” التي لا يزال يتعين مراقبتها
بالنسبة لهؤلاء العلماء ، ترتبط هذه الانبعاثات ارتباطًا وثيقًا بشكل الثقب الأسود النهائي. يقارن المؤلفون هذا الشكل بشكل الكستناء. تكون موجات الجاذبية المنبعثة من أكثر المناطق منحنية في الثقب الأسود أكثر كثافة. نظرًا لأن الثقب الأسود الأخير يدور ، فإنه لا يقدم دائمًا نفس المناطق للمراقب ، الذي يدرك بعد ذلك هذه “الزقزقة”.
من الواضح أن الملاحظات الفلكية لهذه الظاهرة لم يتم الحصول عليها بعد. يقول العلماء: “يجب ملاحظة هذه التغريدات بعد الاندماج وتحليلها مع زيادة حساسية LIGO و Virgo وتشغيل أجهزة الكشف من الجيل التالي مثل LISA وتلسكوب أينشتاين”.
أين يمكن أن يذهب هذا الثقب الأسود العملاق؟ يبقى اللغز كاملا
لم يتم الكشف عن أي مؤشر على وجود ثقب أسود فائق الكتلة في وسط مجرة موجودة في قلب مجموعة. على الرغم من الملاحظات الإضافية مع Chandra ، لم يتم توضيح اللغز.
على الرغم من البحث الدقيق ، لم يجد علماء الفلك أي أثر لثقب أسود عملاق. يجب أن يكون “الجسم” السماوي منطقيًا في مجرة في قلب مجموعة مجرات أبيل 2261 ، على بعد 2.7 مليار سنة ضوئية من الأرض. ومع ذلك ، لا يمكن رصد أي مؤشر على وجوده ، كما أوضح العلماء في دراسة ، قبلت للنشر في مجلة AAS ، نُقلت في 17 ديسمبر 2020 في موقع مرصد الأشعة السينية Chandra.
لاحظ مؤلفو الدراسة أن “ألمع مجرة في مجموعة مجرات أبيل 2261 قد تكون أفضل مكان للبحث عن ثقب أسود هائل مركزي متراجع أو مقذوف”. على الرغم من أن كل شيء يمكن أن يؤدي إلى الاعتقاد بأن هذه المجرة لابد أن تكون قد اختبرت اندماجًا سابقًا بين ثقبين أسودين فائق الكتلة في الماضي ، فلا يوجد دليل على مثل هذا الحدث في الملاحظات.
ما هو الثقب الاسود : فقدان ضخم من 3 إلى 100 مليار كتلة شمسية
ما هو الثقب الاسود : بشكل عام ، تشير التقديرات إلى أن معظم المجرات الكبيرة تحتوي على ثقب أسود في مركزها. بالنسبة لمجرة درب التبانة ، هذا هو القوس A * (ما يزيد قليلاً عن 4 ملايين كتلة شمسية). بالنسبة للمجرة التي تقع في قلب أبيل 2261 ، يتوقع المرء أن يرى علامات على وجود ثقب أسود تقدر كتلته بما بين 3 و 100 مليار مرة كتلة الشمس. في كثير من الأحيان ، تتطابق كتلة الثقب الأسود المركزي مع كتلة المجرة ، ولهذا السبب قد يتخيل المرء أن المجرة الموجودة في مركز أبيل 2261 تحتوي على ثقب أسود عملاق.
تم مسح المنطقة باستخدام تلسكوبين فضائيين تابعين لوكالة ناسا ، مرصد شاندرا وهابل للأشعة السينية. إجراء البحث بالفعل باستخدام البيانات التي حصل عليها تشاندرا بين عامي 1999 و 2004 لمحاولة اكتشاف أدلة على وجود ثقب أسود. تم الحصول على الملاحظات الجديدة ، التي تم حشدها في الدراسة الأخيرة ، في عام 2018
ماذا لو تم الاحتفاظ بنسخة احتياطية من هذا العملاق؟
كتب العلماء: “ترسم خصائص ألمع مجرة في مجموعة أبيل 2261 صورة لثنائي هائل كان من الممكن أن يكون موجودًا في وقت ما”. أظهرت الملاحظات أن لب المجرة أكبر بكثير مما كان متوقعًا ، بالنسبة لحجم المجرة. بالإضافة إلى ذلك ، يقع أعلى تركيز للنجوم في المجرة على بعد 2000 سنة ضوئية من المركز ، وهو بعيد جدًا عن المركز.
