سجلت دراسة نشرت مؤخرا عن الثقوب السوداء ,ان الثقب الاسود الهائل الذي يقع في مركز مجرتنا درب التبانة ( القوس ا Sagittarius A ) يسجل نشاطا و توهجا غريبا بمقدار 3 اضعاف عما سجل عام 2014, رغم انه لا يصنف كمركز مجرة نشط.
فما هي الثقوب السوداء ؟
تعرف وكالة ناسا الثقب الاسود على انه منطقة في الفضاء ذات جاذبية قوية جدا و هائلة, اذ لايمكن حتى للموجات الكهرومغناطيسية او لفوتونات الضوء الهروب من الجاذبية التي يولدها الثقب الاسود رغم ان الفوتونات عديمة الكتلة! .
يكون السبب في نشوء هذه الحالة هو تجمع كتلة عظيمة من المادة في مساحة صغيرة جدا من نسيج الزمكان.
تروي الكثير من التفسيرات التي صاغها اينشتاين في نظرية النسبية العامة الى امكانية وجود اجسام هائلة الكتلة و ذات مساحة صغيرة تقوم على سحب و تشويه نسيج الزمكان, الامر الذي الذي يؤدي الى تولد حقل جاذبية قوي جدا,
عندما يموت نجم ضخم ، فإنه يترك وراءه نواة او لبًا صغيرًا كثيفًا. وأوضحت المعادلات أنه إذا كانت كتلة النواة أكثر من ثلاثة أضعاف كتلة الشمس ، فإن قوة الجاذبية تطغى على جميع القوى الأخرى وتنتج ثقبًا أسود., يمكن ان نتخيل نجم اضخم من شمسنا ب 10 اضعاف يموت او ينهار ليصل الى مساحة مدينة صغيرة ( مع حفاظه على الكتلة الظخمة مضغوطة داخل هذه المساحة ) مكونا بذلك ثقبا اسود .
تتكون معظم الثقوب السوداء من بقايا النجوم الضخمة التي تموت او تنهار بسبب مستعر عظيم, اما النجوم الصغيرة تصبح نجوما نيوترونية كثيفة, اذ لاتملك الكتلة الكافية لنشوء ثقب اسود.
إذا كانت الكتلة الكلية للنجم كبيرة بما يكفي (حوالي ثلاثة أضعاف كتلة الشمس) ، فيمكن إثبات نظريًا أنه لا توجد قوة يمكنها الحفاظ على نجم من الانهيار تحت تأثير الجاذبية. ومع ذلك ، عندما ينهار النجم ، يحدث شيء غريب. اذ مع اقتراب سطح النجم من سطح وهمي يسمى “أفق الحدث” ، يتباطأ الوقت على النجم بالنسبة للوقت الذي يقيسه المراقبون. عندما يصل السطح إلى أفق الحدث ،يبقى الوقت ثابتًا ، ولا يمكن للنجم أن ينهار بعد ذلك – ويعرف بانه جسم منهار متجمد.
بمجرد تشكيل ثقب أسود، يمكن أن يستمر في النمو عن طريق امتصاص مادة إضافية. أي ثقب أسود سوف يقوم بامتصاص الغبار والغبار بين النجوم من المناطق المحيطة به. هذه هي العملية الأساسية التي من خلالها يبدو أن الثقوب السوداء الهائلة قد نمت إلى احجامها الحالية.
لا يمكن للعلماء مراقبة الثقوب السوداء مباشرة بواسطة التلسكوبات التي تكشف الأشعة السينية أو الضوء أو أشكال أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، يمكننا استنتاج وجود ثقوب سوداء ودراستها من خلال الكشف عن تأثيرها على المواد الأخرى القريبة.
على سبيل المثال ، إذا كان الثقب الأسود يمر عبر سحابة من المواد بين النجوم ، فسوف يجذب المادة إلى الداخل في عملية تعرف بالتراكم او التعاظم accretion . يمكن أن تحدث عملية مشابهة إذا مر نجم عادي بالقرب من ثقب أسود. في هذه الحالة ، يمكن أن يمزق الثقب الأسود النجم و يسحبه باتجاهه, عندما تتسارع المادة المنجذبة وتسخن ، تنبعث أشعة سينية تشع في الفضاء.
تقدم الاكتشافات الأخيرة بعض الأدلة المحيرة على أن الثقوب السوداء لها تأثير كبير على الاجرام المحيطة بها – تنبعث منها انفجارات أشعة جاما القوية ، وتلتهم النجوم القريبة ، وتحفز نمو النجوم الجديدة في بعض المناطق بينما تتعطل في مناطق أخرى .
تنقسم الثقوب السوداء الى احجام مختلفة اذ يمكن نظريا ان يكون حجم الكتلة المضغوطة بمقدار الذرة لكن بكتلة كوكب ! .
تسمى بعض الثقوب السوداء بالقزمة او الصغيرة و تتراوح كتلتها بين 10-24 مقدار كتلة الشمس, و يعرف النوع الاخر من الثقوب السوداء بالفائقة اذ يمكن ان تبلغ ملايين ان لم يكن مليارات اضعاف كتلة الشمس ! .
تاريخيا ، يعتقد الفلكيون منذ فترة طويلة أنه لا توجد ثقوب سوداء متوسطة الحجم. ومع ذلك ، فإن الأدلة الحديثة من Chandra و XMM-Newton و Hubble تعزز حالة وجود ثقوب سوداء متوسطة الحجم .
و تشير الدلائل الرصدية الى وجود ثقب اسود ضخم في مركز اغلب المجرات, كما في حالة مجرتنا يسمى الثقب الاسود في مركزها بالقوس أ Sagittarius A .
يمكن ان يكون للثقوب السوداء سرعة دوران واتجاه دوراه و زخم زاوي يؤثر في قوة الجاذبية .
أبسط الثقوب السوداء الساكنة هي ثقوب بكتلة ولكنها لا تحمل شحنة كهربائية ولا زخم زاوي لها هذا يعني أنه لا يوجد فرق ملحوظ بين مجال الجاذبية لهذا الثقب الأسود وأي مجال كروي آخر يحمل نفس الكتلة. وبالتالي فإن الفكرة الشائعة عن “امتصاص الثقب الأسود لكل شيء” هي فقط صحيحة ضمن محيط الثقب الأسود بالقرب من أفقه؛ أما بعيدًا، فإن حقل الجاذبية الخارجي مطابق لحقل أي جسم آخر، له نفس الكتلة .
السمة المميزة للثقب الأسود هي ظهور أفق الحدث – وهو الحدود ضمن الزمكان والتي من خلالها يمكن للمادة والضوء المرور فقط إلى الداخل نحو كتلة الثقب الأسود. لا شيء، ولا حتى الضوء، يمكنه الإفلات من داخل أفق الحدث. يشار إلى استعمال عبارة “أفق الحدث” على هذا النحو لأنه وفي حالة حدوث حدث ما داخل حدوده، فإنه من المستحيل للمعلومات الناتجة عن هذا الحدث أن تصل إلى مراقب خارج تلك الحدود، مما يجعل من المستحيل التعرف على حدوث حدث من ذاك القبيل .
في وسط الثقب الأسود، كما هو مطروح في النسبية العامة، يقبع تفرد جذبوي singularity ( اي كتلة لا منتهية تؤدي الى منطقة ذات قوة جاذبية لا نهائية )، وهي المنطقة التي يصبح ضمنها انحناء الزمكان لانهائي.
اشعاع هوكينج :-
في عام 1974، تنبئ هوكينج أن الثقوب السوداء ليست سوداء تمامًا وإنما ينبعث منها كميات صغيرة من الإشعاع الحراري عند درجة حرارة معينة نتيجة لظواهر كمومية معينة .
راى هوكينج أن الثقب الأسود يجب أن يصدر جزيئات تعكس طيف جسم الأسود مثالي ( نوع من انواع الاشعاع الكهرومغناطيسي الذي يعتمد فيه على حرارة الجسم ولديه مدى محدد من الطيف والشدة ) , سمي هذا الاشعاع باشعاع هوكينج نسبة الى العالم الراحل ستيفن هوكينج Stephen Hawking .
ويسمى احيانا ب اشعاع بيكشتاين – هوكينج, نسبة الى ما قدمه العالم جيكوب بيكشتاين Jacob Bekenstein في هذه النظرية, اذ يرى بيكشتاين بأن الثقوب السوداء لها حرارة وانتروبيا محدودة وليست صفراً او معدومة المقدار. و يعتقد إلى أن إشعاع هوكينغ هو ما يتسبب في تقلص الثقوب السوداء واضمحلالها .
مقالات ذات صلة: الزمكان , ما هو ؟
فطبقا لمعادلة اينشتاين في التكافؤ و الطاقة E=mc², فان معدل تكون الطاقة مرتبط طرديا مع كتلة الجسم, فإذا اكتسب الثقب الأسود طاقة سالبة فيفقد بسبب ذلك جزءا من كتلته، و نظرا الى ان اشعاع هوكينج يتكون من الجسيمات التي تستطيع الهروب من الثقب الاسود، ونظرا لأن هذا لافتراض يمكن أن ينطبق أيضا على لفوتونات فيمكن أن يحتوي اشعاع هوكينغ على طيف مستمر من موجات كهرومغناطيسية مختلفة في أطوال موجاتها.
ونظرا لأن انحناء الزمكان يكون شديدا بالقرب من الثقب الأسود فإن اهتزازات الفراغ هناك تكون شديدة أيضا ، وتكون تلك ظاهرة مهمة بالنسبة إلى الثقوب السوداء (القليلة الكتلة نسبيا). وتكون أبعاد الثقوب السوداء ذات كتلة صغيرة نسبيا ، ويكون أفق الحدث لها وكذلك الزمكان المحيط بها شديدي الانحناء. أي أنه كلما زادت كتلة الثقب الأسود كلما قل ما يخرج منه من أشعة. وكلما قلت كتلة الثقب الأسود كلما كان معدل تبخره سريعا .
انشاء و ترجمة و تحرير :-
علي رضا
المصادر : –
المصدر 1
