حقائق مثيرة عن الثقوب السوداء
الثقوب السوداء هي كيانات خطيرة، تتخفى في جوانب المجرات ومراكزها؛ لتنتظر مارًّا لا يعرف أي شيء عن وجودها فيقع في شباك جاذبيتها؛ لتسحبه إلى نهاية محتومة، تعلمنا الفيزياء الفلكية أن تلك الأجرام تتكون نتيجة انهيار النجوم العملاقة على ذاتها في نهاية أعمارها؛ مُحدثة مستعرا أعظم قد يخلّف ثقبا أسود في المركز. تلك -إذن- نقطة جيّدة للبدء، فإذا عرفنا عند أي نقطة -أثناء ذلك الانهيار- يتكون الثقب الأسود يمكن لنا استخدام نفس الطريقة وتصنيع ثقب أسود في المنزل كهدية لمن نحب، سوف تكون مفاجأة سعيدة.
قياس قطر ثقب أسود :
تمكن علماء فضاء دوليون يعملون ضمن مشروع "إيفنت هورايزن تيليسكوب" (Event Horizon Telescope) من قياس نصف قطر ثقب أسود في الفضاء للمرة الأولى.
كان عام 1781 عندما اكتشف عالم الفلك الفرنسي تشارلز ميسير للمرة الأولى المجرة M87، دون أن يعلم في ذلك الوقت أنها مجرة تضم في مركزها ثقبا أسود هائلا. وبعد 231 سنة، تمكن العلماء الذين يراقبون المجرة M87 من القيام بأمر لم يفعلوه من قبل، فقد قاسوا نصف قطر ذلك الثقب الأسود الذي يبعد عن الأرض أكثر من 50 مليون سنة ضوئية ويفوق حجم الشمس بستة ملايين مرة.
فقد استطاع علماء فلك يعملون في مشروع "إيفنت هورايزن تلسكوب" -وهي سلسة من التلسكوبات اللاسلكية المنتشرة في كل من هاواي وأريزونا وكاليفورنيا- تجميع صور هذه التلسكوبات والحصول على صور بدقة غير مسبوقة أثناء مراقبة الأجسام في السماء ليلا. وفي هذه الحالة تابع علماء الفلك مادة في حافة الثقب الأسود أثناء عبورها "أفق الحدث" (event horizon).
ووصف أحد علماء الفلك في تصريح صحفي "أفق الحدث" للثقب الأسود بأنه "باب الخروج من عالمنا"، "فأنت تدخل من ذلك الباب ولا تعود أبدا". ووفقا لموسوعة ويكيبيديا الحرة فإن "أفق الحدث" هو، بشكل نسبي، حدود في الزمان والمكان لا يمكن للأحداث من ورائها أن تؤثر على مراقب خارجي.
وتمكن العلماء من قياس نصف قطر الثقب الأسود بفحص مواد ساخنة قُذفت خارج الثقب بسرعة تقترب من سرعة الضوء. والذي يتسبب بهذه المقذوفات هو السخونة البالغة للمواد المتراكمة المحيطة بالثقب الأسود أثناء عبورها أفق الحدث للثقب الأسود.
ويؤدي دوران الثقب الأسود والمواد المحيطة به إلى خلق حقول مغناطيسية قوية تتسبب بأن ينفث الثقب الأسود من فترة لأخرى هذه المواد بالغة السخونة بعنف إلى الفضاء.
وهذه المقذوفات التي نفثها الثقب الأسود بمجرة M87 كانت تحت المراقبة فعليا قبل أن يلتقط تلسكوب الفضاء هابل صورة لها عام 1998، لكن صورة هابل لم تكن بالدقة الكافية كي تتيح للعلماء أخذ القياسات الدقيقة التي يحتاجونها لتحديد حجم الثقب الأسود، لكن بالاستعانة بتلسكوبات "إيفنت هورايزن" تمكن العلماء من ذلك.
ويبلغ حجم قرص المواد المحيطة بالثقب الأسود 70 مليار ميل (112.6 مليار كلم)، أي ما يعادل تقريبا خمسة أضعاف حجم نظامنا الشمسي بأكمله، وبعد فحص وعمليات حسابية قرر العلماء أن حجم قرص المواد المحيطة بالثقب الأسود يعادل تقريبا 5.5 أضعاف حجم الثقب الأسود ذاته، مما جعلهم يقدرون قيمة نصف قطر الثقب الأسود.
ويرى العلماء أن قياس الثقب الأسود يعتبر مجرد البداية في مجال الأبحاث حول الثقب الأسود للمجرة M87، وبانضمام تلسكوبات لاسلكية أخرى من دول عديدة حول العالم إلى مشروع "إيفنت هورايزن تلسكوب" فإن ذلك سيتيح مراقبة أدق للثقب الأسود.
كما سيتيح ذلك للعلماء التأكد من النظريات حول سلوك الثقب الأسود، وسيلقي كذلك بمزيد من الضوء على النظرية النسبية لآينشتاين، حيث سيتمكنون من تحديد ما إذا كان آينشتاين قد تنبأ بشكل صحيح بما سيحصل للمادة في حقل جاذبية كبير.
وبهذا الصدد قال عالم الفلك، شيب دويلمان، في التصريح الصحفي "نحن الآن في موقع طرح سؤال، هل آينشتان كان مصيبا؟"، مضيفا "يمكننا تحديد المزايا والخصائص التي تنبأ بها في نظريته في هذا الحقل المغناطيسي القوي جدا".
قفزة من ثقب أسود :
نعرف من قانون الجاذبية لنيوتن أن قوة جذب جسم لآخر تتناسب طرديا مع (أي تزيد بزيادة) كتلة كل منهما وعكسيًا مع (أي تقل بزيادة) مربع المسافة بينهما، حينما تقف على الأرض فإن قوة الجاذبية لا تُحسب من حاصل ضرب كتلتك في كتلة الأرض فقط؛ لكن نقسم ذلك على مربع المسافة بينك وبين مركز الأرض، فلو افترضنا -الآن- أننا تمكنا بشكل ما من ضغط الأرض؛ بحيث يصبح نصف قطرها أقل بعشر مرات مما هي عليه الآن، مع ثبات كتلتها؛ فإن قوة جذب الأرض لك ستتضاعف حوالي مئة مرة، يعني ذلك أنك سوف تلتصق بالأرض وتعجز عن الحركة تقريبا.
سوف يكون ناتج الجاذبية -إذن- هو قيمة كبيرة للغاية، مقارنة بجذب الأرض لك في الحالة العادية، بسبب نصف القُطر، وتلك هي الفكرة، فما يجعل الثقب الأسود ذا قدرة عظيمة على جذب أي شيء، حتى شعاع الضوء نفسه؛ هو صغر نصف قُطره مقارنة بجُرم سماوي آخر له نفس الكتلة. لذلك، حينما نستبدل الشمس بثقب أسود يحمل نفس الكتلة، فالأرض سوف تتخذ نفس مدارها بدون أية مشكلات؛ لأنها ما زالت تقع على نفس المسافة من مركز الثقب الأسود، فقط سوف نموت من البرد. الآن حصلنا على جزء من المعلومة المهمة، دعنا نتعرف على الجزء الآخر.
كل جسم في الكون له جاذبية، تتعلق بكتلته والمسافة بينه وبينك، تحتاج لكي تفلت من جاذبيته أن تقفز بسرعة ما، لكي تفلت من جاذبية الأرض مثلا تحتاج أن تركب صاروخا يقفز بسرعة 11.2 كيلومتر في الثانية؛ أي أن سرعة أقل من ذلك سوف تمنعك من الهروب وتعيدك إلى الأرض مرة أخرى، ومن زحل تحتاج لصاروخ ينطلق بسرعة 60.2 كم/ث، ومن الشمس -نجم ضخم- سوف تحتاج لصاروخ يقفز بسرعة 617.5 كم/ث، وهكذا.
كلما ازدادت جاذبية الجسم؛ ازداد احتياجنا لسرعة أكبر لكي نفلت من قبضة جاذبيته، لذلك تسمى "سرعة الإفلاتEscape Velocity "، لكن حينما نود أن نعرّف الثقب الأسود فنحن نقول إنه الجرم الذي لا يستطيع أي شيء -حتى شعاع الضوء نفسه- الإفلات منه؛ حيث نحتاج هنا أن نقفز بسرعة أكبر من سرعة الضوء التي هي بالفعل أسرع شيء في الكون، سوف نعود لذلك مرة أخرى بعد قليل؛ لكن دعونا الآن نرجع بالزمن حتى الحرب العالمية الأولى، نحن الآن على الجبهة الروسية، أحد الجنود هو فيزيائي وفلكي ألماني قرر المشاركة في الحرب رغم أن عمره تخطى الأربعين بشهور قليلة، في أثناء المعارك سنة 1916، وصلت ليد كارل شفارتزشيلد نسخة من النسبية العامة لألبرت أينشتين والتي نُشرت قبل شهور قليلة.
أضخم ثقب أسود حتى الآن :
أعلن علماء فضاء في مرصد مكدونالد التابع لجامعة تكساس الأميركية أنهم اكتشفوا ما يمكن أن يكون أضخم ثقب أسود حتى اليوم، حيث تبلغ كتلته 17 مليار ضعف كتلة شمسنا (بزيادة أو نقصان ثلاثة مليارات)، أي أن الضوء يحتاج أربعة أيام لعبور قطره، وهو يقع في مركز مجرة "NGC 1277″، التي تبعد عن الأرض نحو 220 مليون سنة ضوئية.
والأكثر إثارة في اكتشاف العلماء أن كتلة هذا الثقب الأسود الهائل تشكل نحو 14% من الكتلة الكلية للمجرة، ويعتبر ذلك أكثر بكثير من كتلة أي ثقب أسود هائل تم اكتشافه حتى الآن حيث تصل كتل الثقوب السوداء المكتشفة عادة إلى نحو 0.1% من كتل مجراتها.
واعتبر عضو فريق علماء الفضاء كارل غيبهاردت في بيان صحفي لجامعة تكساس أن هذه المجرة "غريبة الأطوار حقا"، لأنها تبدو كأنها كلها ثقب أسود، ويمكن لها أن تكون أول كائن في فئة جديدة من "أنظمة مجرات الثقوب السوداء".
وهذا الاكتشاف على خلاف مع الاعتقاد الحالي بشأن كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة في مركز المجرات الجديدة، الأمر الذي يجعل منه ذا أهمية خاصة لعلماء الفلك.
وأضاف غيبهاردت في البيان أن كتلة هذا الثقب الأسود أكبر بكثير من المتوقع، مما يقود إلى الاعتقاد أن المجرات الضخمة جدا لديها عملية فيزيائية مختلفة بشأن كيفية نمو ثقوبها السوداء.
ولا يبدو أن اكتشاف هذا الثقب الأسود العملاق يعود إلى محض الصدفة أو الحظ، فقد كشفت النتائج الأولية لهذا الفريق خمس مجرات أخرى قد تملك ثقوبا سوداء ضخمة مماثلة. وإذا تم تأكيد هذه الاكتشافات فإن مجرة "NGC 1277" لن تكون الوحيدة الغريبة الأطوار.
وقد يترتب على علماء الفلك إعادة التفكير بشأن كيفية تطور المجرات في المقام الأول، أو على الأقل سيكون عليهم إعادة التفكير في كيفية تطور مجرات صغيرة مثل NGC 1277 لأنه من المحتمل أنها تشكلت بطريقة تختلف عن تشكل مجرتنا الحلزونية "مجرة درب التبانة".
وترى مجلة فوربس الأميركية، التي أوردت الخبر، أنه في كلا الحالتين فإن هذا يعني أن هذا الاكتشاف لا يعتبر مثيرا فقط بسبب الحجم الهائل للثقب الأسود ولكن لأنه يفتح آفاقا جديدة للاستكشاف العلمي وفهمنا للكيفية التي يعمل بها الكون.
ثقب أسود هائل يتجول في الكون بسرعة خرافية :
أكبر الثقوب السوداء تسمى "سوبر ماسيف" وتعدل نحو مليار شمس، وعلى ما يبدو تظهر في مركز كل مجرة بما في ذلك درب التبانة، وتتحكم في تشكيل النجوم ويمكن أن تشوه تشكيل التركيبة المكانية نفسها، ويحتاج الأمر إلى قوة هائلة لمضايقة الثقب الأسود.
ولكن على مسافة ثمانية مليارات سنة ضوئية من الأرض في مجرة تسمى "3C 186" اكتشف العلماء "سوبر ماسيف" تخلى عن عرشه، وهو الآن يدور في الفضاء بسرعة تصل إلى خمسة ملايين ميل في الساعة.
ويقول الباحثون إن الشيء الوحيد الذي يمكنه إزاحة "سوبر ماسيف" من مكانه بهذه الطريقة هو موجات الجاذبية التي تنبأ بها ألبرت أينشتاين قبل مئة عام، وإن هذا السلوك الغريب للثقب الموجود بالمجرة المذكورة من المحتمل أن يكون نتيجة موجات الجاذبية من زوج آخر من الثقوب السوداء المتصادمة.
وحتى دون معرفة مصدر سلوك هذا الثقب الأسود، فقد وضع العلماء بعض الاستنتاجات المذهلة عنه، منها أن الطاقة المطلوبة لتفريغ ثقب أسود مثل الذي بتلك المجرة سيعادل مئة مليون مستعر أعظم "سوبر نوفا". وهذا الثقب يتحرك بسرعة هائلة بحيث يمكن له أن يغطي المسافة بين الأرض والقمر في دقائق معدودة.
ويتنبأ الباحثون بأنه خلال نحو عشرين مليون سنة سيفلت هذا الثقب من مجرته ويتجول وحده في الكون للأبد. يُشار إلى أن تلسكوب هابل التابع لـ ناسا هو الذي اكتشف هذا الثقب الأسود المتجول.
أبعد ثقب أسود عن الأرض :
اكتشف فريق دولي من علماء الفلك ثقبا أسود هائلا يبعد عنا 13 مليار سنة ضوئية، مما يجعله أبعد ثقب أسود يرصد حتى الآن.
وتعني المسافة الهائلة هذه أن الثقب الأسود يعود إلى الفترة التي بدأت فيها النجوم الأولى، مما يثير تساؤلات بشأن كيف أن ثقبا أسود بهذا الحجم ظهر بسرعة بعد فترة وجيزة نسبيا من نشوء الكون.
والثقب الأسود المكتشف حديثا هو جزء من "كويزار" (Quasar) مما يعني أنه يقع في مركز سحابة من الغاز التي تدور حوله ويقوم هو بابتلاعه ببطء. ومع سقوط الغاز في الثقب الأسود تزداد سرعته وسخونته ولمعانه، مما يتيح للفلكيين رؤيته من أنحاء الكون.
ويقول العالم برام فينيمانز من معهد ماكس بلانك، وهو مشارك في الدراسة التي تصف الاكتشاف، إن "الكويزار" من بين أكثر الأجسام السماوية المعروفة سطوعا وأكثرها بعدا وهي مهمة لفهم الكون المبكر.
وقد تم تحديد هذا الكويزار أول مرة في بيانات من برنامج "مستكشف مسح الأشعة تحت الحمراء ذات النطاق الواسع" (وايز) لإدارة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) ثم تمت دراسته بتفصيل أوثق من قبل علماء يستخدمون مراصد ماجيلان التابعة لمرصد كارنيجي في تشيلي. وهناك يوجد مطياف معروف باسم "فاير" يستطيع تحديد مسافة وكتلة الأجسام استنادا إلى "التحول الأحمر" (redshift).
ولأن الكون يتوسع باستمرار، فإن الأجسام البعيدة تتحرك بعيدا عنا، مما يزيد طول موجة الضوء المنبعث منها. وهذا يعني أن الضوء يتحول نحو الطرف الأحمر من الطيف، وكلما كان التحول إلى الأحمر أكبر كان الجسم أبعد.
ومع معدل تحول للأحمر بمقدار 7.5 فإن الكويزار المُكتشف حديثا بدأ ببث الضوء بعد نحو 690 مليون سنة فقط على الانفجار العظيم، والثقب الأسود الهائل في مركزه يملك كتلة تزيد 800 مليون مرة عن كتلة الشمس.
ولا يعد هذا الكويزار الأكثر لمعانا أو ضخامة، حيث يعود هذا الشرف إلى كويزار يدعى SDSS J0100+2802، ويضم ثقبا أسودا كتلته تعادل كتلة 12 مليار شمس، وإضاءة تعادل إضاءة 420 تريليون شمس، لكن هذا الثقب الأسود المكتشف حديثا أبعد من ذلك بأكثر من مئتي مليون سنة ضوئية، وبالتالي فإنه أقدم بمئتي مليون سنة.
ثقب أسود يبتلع نجما ويستغرق 11 عاما في مضغه :
اكتشف علماء أميركيون ثقبا أسود في مجرة صغيرة تبعد عن الأرض 1.8 مليار سنة ضوئية مزق أحد النجوم وابتلعه قبل 11 عاما لكنه ما يزال يمضغ بقاياه.
ووفقا لعلماء الفلك فإن هذه المدة أطول عشر مرات من أي حالة موت نجم على يد ثقب أسود رصدت حتى الآن.
وقال الباحث في جامعة نيو هامبشاير، داتشنغ لين، إن الثقوب السوداء ترصد منذ عام 1990، لكنهم لم يصادفوا ثقبا يبتلع نجما في مدة أطول من عام. موضحا أن هذا الثقب الأسود بدأ بابتلاع نجم عام 2005، ومازال يواصل مضغه.
واستخدم فريق العلماء ثلاثة مراصد فضائية تعمل بالأشعة السينية لدراسة عملية الابتلاع، حسبما ذكر لين الذي قال "شهدنا وفاة عجيبة وطويلة الأمد" لنجم يبلغ ضعف حجم شمسنا، حسب الدراسة التي نشرتها مجلة "نيتشر أسترونومي".
ووجدت المراصد الثلاثة دليلا على "حدث انقطاع المد والجزر" (تي دي إي) حيث يمكن لقوى المد والجزر نتيجة الجاذبية الهائلة من الثقب الأسود أن تدمر كائنا -مثل نجم- يجول في مكان قريب جدا.
وخلال المد والجزر، فإن بعض الحطام النجمي يقذف خارجا بسرعات عالية، في حين تسقط البقية نحو الثقب الأسود. وفي طريقها ليلتهمها الثقب الأسود تسخن المواد النجمية لملايين الدرجات المئوية وتولد ضوءا مميزا من الأشعة السينية.
وهذه المدة الطويلة غير العادية من مرحلة الضوء التي امتدت على مدى عشر سنوات تعني أنه بين حالات المد والجزر التي رصدت يعد هذا أضخم نجم على الإطلاق يمزق كليا خلال واحدة من هذه الأحداث، أو أنه الحدث الأول حيث يمزق تماما نجم صغير.
ووفقا للعالم جيمس غويللوتشون، فقد لاحظوا تضخما مستمرا في الثقب الأسود، الذي من المتوقع أن يستكمل عملية المضغ في السنوات العشر المقبلة.
هذه المعلومات تم تجميعها من موسوعة الجزيرة و مواقع إلكترونية أخرى.
الإبتساماتإخفاء