الثقوب السوداء

أشياء مثيرة حول الثقوب السوداء

إذا
تمكنت لتكون قريب بقدر كافي من ثقب أسود، فسوف ترى مؤخرة رأسك! هذا
التّأثير الذي سمي حلقة إينشتاين، وسببه الجاذبية الحادة حول الثقب الأسود.
وعندما تقترب من الثقب الأسود وعند بعد معين فإن الضوء والذي تراه يخرج من
مؤخرة رأسك سوف يسافر خلال الفضاء وسوف ينحني أو يميل كثيرا بفعل الجاذبية
فسوف يدخل إلى عينك.


أدلة وجود الثقوب السوداء

هناك
العديد من الطرق تستخدم لتحديد ما مدى وجود ثقوب سوداء في كوننا. الطريقة
الأولى هي أن نبحث عن أجسام في كوننا ذات قدر كبير من الكتلة وصغير جدا في
الحجم. كمثال لذلك يمكنا أن نبرهن على أن هناك ثقب اسود في M 87 هذا الشيء
يزن اكثر من ثلاثة بليون مرة من شمسنا، لكنه ذو حجم لا يتعدى حجم نظامنا
الشمسي.

طريقة
أخرى لتأكيد وجود ثقب أسود وهي البحث عن معجلات أو مسرعات الأشياء، حيث أن
للثقب الأسود هذا المجال أو حقل الجاذبية الهائل، فإن هذا المجال يساهم في
تعجيل إي شئ يقترب منه إلى سرعات هائلة، والتعجيل أو التسريع لشيء يمكن أن
يلاحظ عن طريق تأثير دوبلر في إزاحة الضوء.

أنواع الثقوب السوداء

حيث
أن الجاذبية تزيد بنسبة عكسية مع الحجم فإن الثقوب السوداء يمكن أن تتكون
وتتطور بكتل مختلفة، فأي كمية من المادة والتي تضغط بما فيه الكفاية ستصبح
ثقب أسود، وهناك بعض التصنيفات لتشكل الثقوب طبيعيا.


[center]الثقوب السوداء المتوسطة الكتلة

هي ثقوب ذات كتلة أكبر من الثقوب النجمية (عشرات من كتلة الشمس) وأقل بكثير من الثقوب السوداء العملاقة (بضعة ملايين كتلة الشمس).وأدلة وجود هذا النوع قليلة مقارنة مع النوعين الاخرين العملاقة والنجمية،
كما أن كيفية تشكل تلك الثقوب مازال ليس واضحا ، فمن ناحية يري العلماء أن
تلك الثقوب هائلة جدا لأن تكون قد تشكلت بإنهيار نجم واحد (وهذا تفسير
تشكل الثقوب السوداء النجمية)،

ومن
الناحية الأخرى فإن بيئة تلك الثقوب تفتقر إلى الظروف القاسية مثل الكثافة
العالية والسرعة الملاحظة في مراكز المجرات التي تؤدي إلى تشكيل الثقوب
العملاقة، ولكن العلماء قد فسروا طرق التشكل بإحتمالين، الطريقة الأولى هو
إندماج الثقوب السوداء النجمية مع أجسام مضغوطة أخرى بواسطة الإشعاع
الجذبي، والطريقة الثانية هو إصطدام لنجوم هائلة مع تجمعات نجمية كثيفة
وإنهيار نتائج هذا الإصطدام متحولا إلى ثقب أسود متوسط.

في
نوفمبر 2004 تم إكتشاف ثقب أسود متوسط إطلق عليه GCIRS 13E، وهو الاكتشاف
الاول لمثل هذا النوع في مجرتنا درب التبانة، ويقع مداره على بعد ثلاث
سنوات ضوئية من النجم Sagittarius A ، ويصل كتله الثقب حوالي 1,300 كتلة
شمسية ضمن تجمع من سبعة نجوم، الذي من المحتمل أنه بقايا تجمع نجمي هائل
والذي تفكك بفعل جذب من مركز المجرة، إلا أن هناك بعض العلماء قد شككوا في
وجود مثل تلك الحفر بالقرب من مركز المجرة.


وفي
يناير 2006 أعلن فريق من الفلكيين في جامعة آيوا عن إكتشاف جديد وهو مرشح
أن يكون ثقب أسود متوسط الكتلة اطلق عليه M82 X-1 ، ويدور حوله نجم أحمر
عملاق أحمر ويجذب محتوياته إليه.
ومازال النقاش حول الوجود الحقيقي للثقوب السوداء المتوسطة مفتوحا وتختلف أراء العلماء حوله

[center]الثقوب السوداء النجمية

وهي
التي تشكلت بإنهيار نجم هائل (3 أو أكثر من الكتل الشمسية) في نهاية عمره.
وهذه العملية تلاحظ كإنفجار سوبرنوفا أو كإنفجار شعاع غاما، مثل تلك الحفر
يكون كتلتها على الاقل 1.44 كتلة شمسية ، وأكبر ثقب معروف لهذا النوع هو
بكتلة 14 كتلة شمسية.

[center]الثقوب السوداء الدقيقة
وتسمى أيضا الثقوب السوداء الكمومية، وهو ثقب أسود صغير جدا تلعب تأثيرات ميكانيكا الكم دور مهم في تفسيره.


وحاليا
يجهز العلماء لإطلاق تليسكوب فضائي جديد وحساسا بدرجة عالية لإكتشاف نظرية
وجود الثقوب السوداء الدقيقة التي قد تكون ضمن نظامنا الشمسي، ويقول
العلماء أن ذلك يمكن أن يختبر نظرية جديدة تفترض وجود البعد الخامس
للجاذبية والتي تنافس نظرية النسبية إذا تواجدت تلك الثقوب الدقيقة في
الحقيقة.

مميزات الثقوب العملاقة

تتميز
التثقوب العملاقة عن أخرياتها بصفات تنفرد بها، فنجد أن متوسط الكثافة
للثقوب السوداء العملاقة يمكن أن تكون منخفضة جدا، وقد تكون اقل من كثافة
الهواء، ويرجع ذلك بسبب أن نصف قطر شوارزجيلد Schwarzschild يتناسب طرديا
مع الكتلة، فحيث أن الكثافة تتناسب عكسيا مع الحجم، وحيث أن حجم الجسم
الكروي (مثل أفق حدث الثقب الاسود الثابت) ستتناسب طرديا مع مكعب نصف
القطر، وتزيد الكتلة بشكل خطي، يزيد الحجم في نسبة أعظم من الكتلة، وهكذا
تقل الكثافة بإزياد نصف قطر الثقب الأسود.

والميزة
الاخرى هي القوة المدية للثقب الاسود العملاق، فنجد أن تلك القوة على
مقربة من أفق الحدث ضعيفة جدا، حيث أن قلب الحدث Singularity في المركز
يعتبر بعيدا جدا عن أفق الحدث، ورائد الفضاء الإفتراضي الذي يسافر نحو مركز
الثقب الاسود العملاق لا يواجه قوة مدية مؤثرة حتى يصل إلى عمق الثقب
الاسود.

[center]تكون الثقوب

هناك
عدة طرق لتشكل الثقوب السوداء العملاقة، الطريقة الأكثر وضوحا هي النمو
البطيئ عن طريق المادة (بدء من الثقب الاسود بالحجم النجمي). الطريقة
الأخرى لإنتاج ثقب أسود عملاق يتطلب إنهيار غيمة غاز كبيرة داخل نجم قريب،
وربما يكون بحجم مائة ألف كتلة شمسنا ومافوق، عندها يصبح النجم غير مستقر
نتيجة التغيرات الإشعاعية بسبب زوجي الإكترون والبيزترون المنتج في قلبه،
وقد ينهار مباشرة متحولا إلى ثقب أسود بدون إنفجار سوبرنوفا.

وطريقة
أخرى تستلزم تجمع نجمي كثيف والذي يجتاز الإنهيار الرئيسي كطاقة حرارية
سلبية للنظام ينقل تشتت السرعة في القلب إلى سرعات نسبية هائلة.وقد يكون من المحتمل أن تشكل الثقوب العملاقة حدث مباشرة وبتأثير الضغط الخارجي في المرحلة الأولى من الانفجار العظيم.

تكمن
المشكلة في تشكيل الثقوب العملاقة في الحصول على المادة الكافية في حجم
صغير، تحتاج هذه المادة أن يزال تقريبا كل زخمها الزاوي لكي يمكن أن يحدث
هذا، تبدو عملية نقل هذا الزخم الزاوي إلى الخارج عامل إعاقة في نمو الثقب
العملاق ، وتؤدي إلى تشكيل أقراص النمو.

الفراغ الكوني وتشكل الثقوب العملاقة
توجد
في الكون مناطق منعزلة والتي تعتبر شبه خالية تقريبا، فقد وجد الباحثون
حقول ثلاثية الأبعاد من ملايين السنوات الضوئية تملأ تقريبا نصف الكون وهي
شبه خاوية إلى حد كبير، فقط خمسة بالمائة من عدد مجرات الكون تقطن في هذه
المناطق التي تشبه الفقاعة، أما مانسبته 95 بالمائة الباقية من المجرات
تتواجد سويا في تجمعات وحشود تمثل مايشبه مدن وضواحي الكون.


ولكن
ما يثير إهتمام العلماء انهم وجدوا أن هناك نمو وبشكل نشط للثقوب السوداء
المجرية في كل مراحل التطور في هذه المناطق المتناثرة، هذا يعني بأن عملية
نمو الثقوب مماثلة جدا بمقارنة المناطق الأكثر إنعزالا مع المناطق المزدحمة
في الكون.
وفي
دراسة قام بها العلماء لشريحة من الكون تمثل 700 مليون سنة ضوئية، وجدوا أن
أطياف مراكز تلك المجرات المتواجدة في المناطق شبه الفارغة تظهر غازات
حارة ومتأينة بتأثير الضوء المنبعثت من المادة التي تلتف حول ثقب أسود
عملاق،

وأن
نمو الثقوب الأكثر عزلة ليست نشطة مثل مثيلاتها في المناطق الأكثر
إزدحاما، كما أن الوقود اللازم للنمو يبدو أقل توفرا في الفراغات من
المجرات المزدحمة. وهذا يشير إلى أن تشكل النجوم في تلك المجرات المنعزلة
يتم بمعدل أعلى من نظرائهم في المناطق الكثيفة، هذا يعني وجود الكثير من
الوقود، لكنه لم يتحول بشكل جيد نحو المحرك المركزي.


بما
أن تشكيل النجوم يتطلب وجود كميات كبيرة للغاز، ولذا لابد وأن يكون هناك
غاز أكثر من اللازم في المجرات المنعزلة إذا كان معدل تشكل نجومها عالي،
ونسبة النمو الضعيفة التي لوحظت في المجرات المنعزلة تعني بأن هذا الغاز لا
يهبط لمنطقة النواة حيث يحدث النمو، كما أن ضعف التفاعل مع المجرات الأخرى
يعتقد بأنه يشوه القوة الجذبية والتي تقود بعض الغاز إلى منطقة النواة،
وهذه التفاعلات ليست متكررة الحدوث في الفراغ كما هي في المناطق الكثيفة،
لذا فإن عملية تغذية الثقوب السوداء هناك تكون أبطأ.

ثقوب عملاقة قديمة
إكتشف
فريق من الفلكيين بقيادة روجر روماني Roger Romani بجامعة ستانفورد
Stanford University ثقب أسود عملاق وقديم جدا في العمر يسكن هذا الثقب في
قلب مجرة بعيدة جدا، وما يحيرهم هو الوقت الكافي لنشوء هكذا ثقب ووصوله
لحجمه الحالي، فهو بحوالي 10 بليون مرة كتلة الشمس، ويعد واحد من أقدم
الثقوب العملاقة المعروفة إلى الان، فقد حددوا عمره بحوالي 12.7 بليون سنة
تقريبا، الذي يعني بأنه تشكل بعد بليون سنة فقط من بدء تشكل الكون، وفي هذه
الفترة كان الكون صغير جدا،

فهو
في الفترة التي يطلق عليها العلماء العصور المظلمة والتي بدأت بعد حوالي
مليار سنة بعد الانفجار العظيم، عندما بدء الكون في التبرد وبداية نشأة
الثقوب السوداء والنجوم والمجرات، كما أن وجود للثقوب السوداء العملاقة
النامية في البدايات الاولى للكون تتحدى النماذج النظرية الحالية للمجرات
وعمليات التشكيل والتطور، لذا فإن محاولة فهم حصول هذا الثقب على الكتلة
الكافية للوصول لحجمه الحالي تعتبر تحدي كبير أمام العلماء، ومازال هناك
وقت حتى يتمكنوا من إعلان نتائجهم.