10 أشياء يجب أن تعرفها عن الثقوب السوداء

هل الثقب الأسود بوابة إلى بعد آخر ؟

هل يمكننا استخدام الثقب الأسود للسفر عبر الزمن والفضاء ؟

هل نعيش أصلاً في ثقب أسود ؟

اليوم سنكشف لكم عن تلك الأجرام السماوية غير المرئية المعروفة بالثقوب السوداء , ولنحاول توضيح بعض المفاهيم الخاطئة الشائعة بخصوصها .

1- ما هي الثقوب السوداء ؟

بكل بساطة .. الثقوب السوداء هي منطقة في الفضاء حيث تسود الجاذبية , ولا شيء يستطيع الإفلات من تلك الجاذبية الشديدة - حتى الضوء .

وتتشكل الثقوب السوداء عندما يكون الضغط الداخلي لجسم ماغير قادر على مقاومة قوى جاذبيته فينهار على نفسه مثل العديد من أنواع النجوم .

ومن المفاهيم الخاطئة الشائعة , هو أنه يجب أن يكون هذا الجسم كبيراً في العمر كي يتحول إلى ثقب أسود , ولكن هذا ليس صحيح إطلاقاً , فكثافة كتلة المادة وقوى جاذبيتها هي التي تسبب تشكّل الثقوب السوداء , على سبيل المثال , إذا ضُغطت الأرض لتصبح كعملة معدنية رقيقة السمك , فتلك الكثافة الهائلة المضغوطة تحولها لثقب أسود .

ولكن الطريقة الأكثر شيوعاً لتكوين الثقب الأسود هي أثناء موت النجوم , فعندما يستخدم النجم كل وقوده , ينفجر بطريقة مذهلة , ويُعرف هذا الانفجار بالـ مستعر  الأعظم ( السوبرنوفا ) , حيث لا يتساوى الضغط الداخلي للنجم مع قوى الجاذبية الخارجية فينهار على نفسه , ويتحول اللب الداخلي للنجم إلى ثقب أسود يبتلع كل شيء أمامه , ويُطلق إنفجارات من أشعة جاما - ( وهي من أكثر الأحداث الكهرومغناطيسية المضيئة التي تحدث في الكون وهي علامة على حدوث سوبر نوفا ) .

2 - ما هو حجم الثقوب السوداء ؟

- توجد الثقوب السوداء في شكلين : الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية , والثقوب السوداء الهائلة .

الثقوب السوداء الكتلية النجمية هي الأكثر وفرة في الكون , وتتشكل عندما يموت نجم ذو كتلة كافية , وأكبر ثقب أسود من هذا النوع تم اكتشافه حتى الآن قُدرت كتلته بنحو 33 كتلة شمسية .

أما الثقوب السوداء الهائلة , هي ثقوب سوداء عملاقة , أصغرها تصل كتلته إلى مئات الآلاف من الكتل الشمسية , والأغلبية منها تُقدر بملايين الكتل الشمسية تقريباً , وأكبر ثقب أسود تم اكتشافه من هذا النوع تقدر كتلته بـ 18 مليار كتلة شمسية , أي يصل إلى حجم مجرة بأكملها تقريباً .

ويُعتقد أن كل مجرة تحتوي على ثقب أسود في مركزها .

3- هل يمكن أن تموت الثقوب السوداء ؟

في عام 1974 , أظهر ستيفن هوكنج أن الثقوب السوداء ليست سوداء بالكامل , كما تنبعث منها كميات ضئيلة من الإشعاع الحراري , وعُرف هذا التأثير بـ " إشعاع هوكينج " , وبسبب حدوث هذا الإشعاع , تفقد الثقوب السوداء طاقتها وبالتالي كتلتها , ثم في النهاية " تتبخر " !

على الرغم من أن تلك العملية بطيئة بشكل كبير إلا أنها في النهاية تؤدي إلى "موت" الثقب الأسود , ويمكن لتلك العملية أن تستغرق تريليونات من السنوات وربما أكثر .

4- هل يمكن استخدام الثقوب السوداء للسفر عبر الزمن والفضاء .

- هناك اعتقاد يفترض أننا يمكن أن نستخدم الثقوب السوداء كبوابة إلى بعد آخر أو للسفر عبر الوقت والفضاء , وهذا الافتراض مبني على النظرية النسبية العامة لآينشتاين , وبعض قوانين ميكانيكا الكم .

ولكن للأسف.. حتى إن كان ذلك صحيحاً فإننا لن ننجو داخل الثقب الأسود !

هناك منطقة خارج الثقب الأسود وما حولها تُسمى " أفق الحدث" - عند حافة الثقب الأسود وهي تلك الحدود التي لا يستطيع الضوء حتى أن يفلت منها - وتلك المنطقة عبارة عن محيط من الغازات الساخنة فائقة البلازما , وهي غازات ساخنة للغاية وأكثر حرارة من سطح الشمس , ومع ذلك حتى إذا تمكن أحد من النجاة بطريقة ما من درجة الحرارة والإشعاع الشديدين , فما زال أمامك عقبة أخرى .. وهي ( الجاذبية ) .

فتأثيرات المد والجذر التي تُحدثها جاذبية الثقوب السوداء تمزق الأشياء إلى الكواركات - وهي جسيمات أولية وأحد المكونين الأساسين للمادة - لذا فأنت ستصبح فتات من الجسيمات الأولية قبل أن تتمكن من الوصول إلى نقطة التفرد في الثقب الأسود .

نقطة التفرد في الثقب الأسود singularity : هي نقطة ذات بعد واحد تتواجد في مركز الثقب الأسود ولديها كثافة وجاذبية لا نهائية ويحدث فيها انحراف في الزمكان , فهي المكان الذي تنهار عنده جميع قوانين الفيزياء التي نعرفها .

5- هل نعيش داخل ثقب أسود ؟

- يتفق معظم الخبراء على أن الكون بدأ كنقطة ساخنة جداً وكثيفة بشكل لا نهائي تُدعى " نقطة التفرد " .. أليس هذا ما يسميه الناس بـ الثقب الأسود ؟

في الحقيقة بعض الفيزيائيين يقولون أن كوننا ربما نشأ بواسطة ثقب أسود , وأن نقطة التفرد في كل ثقب أسود قد تولد كوناً صغيراً .

خلال أول تريليون من الثانية بعد الإنفجار الكبير , توسع الكون بسرعة مذهلة - اسرع من سرعة الضوء - ومع مرور الوقت تباطأ هذا التوسع , والحقيقة هذا ما يحدث أيضاً عند منطقة " أفق الحدث " للثقب الأسود ! - فهل من الممكن ان يكون كوننا هو أفق الحدث في ثقب أسود آخر في الكون .

إن فرضية وجود كوننا داخل ثقب أسود هي فرضية تحل  الكثير من المشاكل الرياضية والفيزيائية لنشأة الكون , ولكن لم يتم إثبات ذلك بأي شكل حتى الآن , فمن الصعب أيضاً تخيل أننا نعيش في عالم داخل ثقب أسود موجود داخل كون آخر نشأ من ثقب أسود آخر .. وهكذا ..

6 - هل تتحرك الثقوب السوداء ؟

- مثلها مثل جميع الأجرام السماوية , فالثقوب السوداء تتحرك أيضاً , ففي عام 2002 , تم اكتشاف أن الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية المسمى GRO J1655-40 , يتحرك عبر الفضاء بمعدل 250,00 ميل في الساعة , أي أسرع بأربع مرات من السرعة المتوسطة للنجوم في كوكبة العقرب المجاورة لمركز مجرتنا .

7- ماذا عن طاقة الثقب الأسود ؟

- يمكن للثقوب السوداء توليد الطاقة بشكل كبير وأكثر كفاءة من شمسنا , فالطريقة التي يعمل بها الثقب الأسود في توليد الطاقة , هي عن طريق استخدام المادة التي تدور حول الثقب الأسود وتحويلها إلى طاقة , فالمادة التي تدور بالقرب من الحافة الداخلية لأفق الحدث في الثقب الأسود , تدوربسرعة أكبر بكثير من المادة الموجودة على الحافة الخارجية للقرص , وذلك لأن قوة الجاذبية أقوى بكثير بالقرب من أفق الحدث , ونتيجة دوران المادة بسرعات كبيرة فإن درجة حرارتها ترتفع , لدرجة تحوّل كتلتها إلى طاقة في عملية تُسمى بـ إشعاع الجسم الأسود .

وفي حين أن عملية الإندماج النووي تقوم بتحويل حوالي 0,7 % من الكتلة إلى طاقة , فإن حافة الثقب الأسود يحول 10% من كتلة المادة إلى طاقة - وهذا فرق كبير جداً ! , حتى أن العلماء اقترحوا أن هذا النوع من الطاقة يمكن استخدامه في تشغيل سفن الفضاء المستقبلية عند ارسالها بالقرب من الثقوب السوداء .

8- من اكتشف الثقوب السوداء ؟

- قد يتبادر إلى الذهن أن " آينشتاين " هو من اكتشف الثقوب السوداء , نظراً لأن نظريته قد تنبأت بوجودها , ولكن في الحقيقة إن أول من اكتشف الثقوب السوداء هو العالم " كارل شوارزشيلد  Karl Schwarzschild "

, فهو أول من استخدم معادلات آينشتاين , وأظهر أن الثقوب السوداء يمكن أن تتواجد بالفعل , وقد أعلن عن هذا في نفس العام الذي أصدر فيه آينشتاين نظريته عن النسبية العامة في عام 1915 .

وجاء في نظرية شوارزشيلد مصطلح " نصف قطر شوارزشيلد " , وهو مقياس يعبر مدى صغر الحجم الذي يمكن أن ينتج عن ضغط المادة حتى تتحول إلى ثقب أسود . 

وقبل ذلك بوقت طويل تنبأ العالم الموسوعي البريطاني " جون ميشيل " بوجود " نجوم داكنة " ضخمة ومضغوطة لدرجة أنها يمكن أن تمتلك قوة جاذبية كبيرة جدا لا يمكن حتى للضوء أن يفلت منها .

كما أن الثقوب السوداء لم تحصل على اسمها العالمي حتى عام 1967 .

9 - هل هناك ثقوب سوداء في مجرتنا ؟

- إن أقرب الثقوب السوداء التي تم اكتشافها على بعد آلاف السنين الضوئية , وليس لها أي تأثير على الأرض , فحتى الثقب الأسود الموجود في مركز مجرة درب التبانه يبعد عنا بحوالي 27,000 سنة ضوئية , وعلى الرغم من أن كتلته تقدر بعدة ملايين كتلة شمسية إلا أن بعده الكبير لن يؤثر على نظامنا الشمسي .

10- ما هو شكل الثقوب السوداء ؟

إن من أكثر المفاهيم الخاطئة الشائعة بشأن الثقوب السوداء هو أنها تشبه شكل الأنبوب أو القمع , ولكن هذا التصور سيكون دقيقاً فقط في عالم ثنائي الأبعاد , ولكن الحقيقة الثقوب السوداء كروية الشكل مما يعني أن شكل " الأنبوب " سيكون ثلاثي الأبعاد , ولايختلف كثيراً عن النجوم العادية , ولكننا لا نستطيع رؤيتها لأنها تمتص الضوء .