الثقوب السوداء هي نقاط في الفضاء كثيفة لدرجة أنها تخلق أحواض جاذبية عميقة. خارج منطقة معينة ، لا يمكن حتى للضوء الهروب من الجاذبية القوية لجاذبية الثقب الأسود. وأي شيء يقترب كثيرًا - سواء أكان نجمًا أو كوكبًا أو مركبة فضائية - سيتم شده وضغطه مثل المعجون في عملية نظرية تُعرف على نحو مناسب باسم السباغيتي.
هناك أربعة أنواع من الثقوب السوداء: النجمية ، والمتوسطة ، والهائلة ، والمصغرة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتكوين الثقب الأسود هي الموت النجمي. عندما تصل النجوم إلى نهاية حياتها ، سينفخ معظمها ، ويفقد كتلتها ، ثم يبرد ليشكل أقزامًا بيضاء. لكن أكبر هذه الأجسام النارية ، التي لا تقل كتلتها عن 10 إلى 20 ضعف كتلة شمسنا ، مقدر لها أن تصبح إما نجوما نيوترونية فائقة الكثافة أو ما يسمى بالثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية.
كيف تتشكل الثقوب السوداء
في وسط مجرتنا ، يخرج ثقب أسود هائل. تعرف على أنواع الثقوب السوداء ، وكيف تتشكل ، وكيف اكتشف العلماء هذه الأجسام غير المرئية ، ولكن غير العادية في كوننا.
في مراحلها الأخيرة ، تخرج النجوم الهائلة بانفجارات هائلة تُعرف باسم المستعرات الأعظمية. مثل هذا الانفجار يقذف المادة النجمية إلى الفضاء لكنه يترك وراءها النواة النجمية. بينما يكون النجم على قيد الحياة ، يحدث الاندماج النووي دفعة خارجية ثابتة وتتوازن الجاذبية الداخلية من كتلة النجم نفسه. ومع ذلك ، في البقايا النجمية للمستعر الأعظم ، لم تعد هناك قوى لمعارضة هذه الجاذبية ، لذلك يبدأ قلب النجم في الانهيار على نفسه.
إذا انهارت كتلته إلى نقطة صغيرة جدًا ، يولد ثقب أسود. إن حشو كل هذا الحجم - أكبر بكثير من كتلة شمسنا - في مثل هذه النقطة الدقيقة يمنح الثقوب السوداء قوة جاذبيتها. قد تكمن الآلاف من هذه الثقوب السوداء ذات الكتل النجمية داخل مجرتنا درب التبانة.
ثقب أسود واحد ليس مثل الثقوب السوداء الأخرى
الثقوب السوداء الهائلة ، التي تنبأت بها نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، يمكن أن يكون لها كتل تساوي بلايين الشمس. من المحتمل أن تختبئ هذه الوحوش الكونية في مراكز معظم المجرات. تستضيف مجرة درب التبانة ثقبًا أسود ضخمًا خاصًا بها في مركزها يُعرف باسم القوس A والذي يزيد حجمه عن أربعة ملايين ضعف كتلة شمسنا.
أصغر أعضاء عائلة الثقب الأسود نظريون حتى الآن. ربما تكون هذه الدوامات الصغيرة من الظلام قد دارت إلى الحياة بعد فترة وجيزة من تشكل الكون مع الانفجار العظيم ، قبل حوالي 13.7 مليار سنة ، ثم تبخرت بسرعة. يشك علماء الفلك أيضًا في وجود فئة من الأجسام تسمى الثقوب السوداء متوسطة الكتلة موجودة في الكون ، على الرغم من أن الأدلة على وجودها قابلة للنقاش حتى الآن.
بغض النظر عن حجمها الأصلي ، يمكن للثقوب السوداء أن تنمو طوال حياتها ، فتلتقط الغاز والغبار من أي أجسام تزحف على مسافة قريبة جدًا. أي شيء يمر عبر أفق الحدث ، النقطة التي يصبح عندها الهروب مستحيلًا ، هو نظريًا مقدر له أن يكون معكرًا بفضل الزيادة الحادة في قوة الجاذبية عندما تسقط في الثقب الأسود.
كما وصف عالم الفيزياء الفلكية نيل ديغراس تايسون العملية ذات مرة: "أثناء تمددك ، يتم ضغطك - تنبثق عبر نسيج الفضاء مثل معجون الأسنان من خلال أنبوب."
لكن الثقوب السوداء ليست بالضبط "مكانس كهربائية كونية" ، كما هو موضح غالبًا في وسائل الإعلام الشعبية. يجب أن تزحف الأجسام إلى حدٍ ما بالقرب من أحدها لتفقد شد الحبل الجاذبي هذا. على سبيل المثال ، إذا تم استبدال شمسنا فجأة بثقب أسود من نفس الكتلة ، فستستمر عائلة الكواكب في الدوران دون قلق ، إذا كانت أقل دفئًا وإضاءة.
يطل من خلال الظلام
نظرًا لأن الثقوب السوداء تبتلع كل الضوء ، لا يمكن لعلماء الفلك رصدها مباشرة كما يفعلون مع العديد من الأجسام الكونية اللامعة في السماء. لكن هناك بعض المفاتيح التي تكشف عن وجود ثقب أسود.
أولاً ، الجاذبية الشديدة للثقب الأسود تسحب أي أجسام محيطة بها. يستخدم علماء الفلك هذه الحركات غير المنتظمة لاستنتاج وجود الوحش غير المرئي الذي يتربص في الجوار. أو يمكن للأجسام أن تدور حول ثقب أسود ، ويمكن لعلماء الفلك البحث عن النجوم التي يبدو أنها لا تدور حول أي شيء لاكتشاف مرشح محتمل. هذه هي الطريقة التي حدد بها علماء الفلك في النهاية القوس A * على أنه ثقب أسود في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.
الثقوب السوداء هي أيضًا أكلة فوضوية ، والتي غالبًا ما تخون مواقعها. أثناء ارتشافهم للنجوم المحيطة ، تقوم قوى الجاذبية والمغناطيسية الهائلة بتتسخين الغاز والغبار المتساقطين ، مما يؤدي إلى إصدار إشعاع. بعض هذه المادة المتوهجة تغلف الثقب الأسود في منطقة دائرية تسمى قرص التراكم. حتى المادة التي تبدأ في السقوط في الثقب الأسود ليست بالضرورة موجودة لتبقى. يمكن للثقوب السوداء أحيانًا إخراج غبار النجوم المتساقط في تجشؤات ضخمة محملة بالإشعاع.
أهم المصادر
NASA Share the Science: Black Holes