الثقوب السوداء.. خروق في جسد الفضاء ''تقرير''

كتب - محمد منصور:

كثيراً ما يسمع القارئ لفظ ''الثقوب السوداء'' والتي يرتبط اسمها فى الغالب بمصطلحات السفر عبر الزمن وموت النجوم وقوى الجذب الرهيبة، فى هذا التقرير سيقوم ''مصراوي'' بإلقاء الضوء على عدد من الحقائق الأساسية فى موضوع الثقب الأسود يشمل تعريفه وطرق تكونه وبنيته وشكله الذى ألهب خيال علماء الفضاء لسنوات طويلة..

تعريف الثقوب السوداء

يُعد مصطلح ''الثقب الأسود'' من المصطلحات الحديثة نسبيا، وقد وضعه الفلكي الأمريكى ''جون هوبلر'' فى أواخر ستينيات القرن الماضي ليصف به فكرة تعود إلى أكثر من 220 عاماً تقريباً، ففى عام 1793 كتب الجيولوجى ''جون ميتشل''، رئيس جامعة كامبريدج، بحثاً عن الأجرام السماوية، جاء فيه أن لبعض النجوم عالية الكثافة قوى جذب جبارة تجعل الضوء لا يستطيع الفرار منها، ومن ثم لا يمكن رؤية هذه النجوم بالطرق المألوفة لأن الضوء المنبعث منها لا يصلنا. غير أننا نستطيع التعرف على تللك الأجسام عن طريق قوى الجذب الرهيبة التى تؤثر على ما حولها، ولذلك تبدو الأجسام مثل الفراغات السوداء فى السماء، الأمر الذى دعى العلماء إلى تسميتها بالثقوب السوداء.

تكون الثقب الأسود

تتكون الثقوب السوداء بانهيار النجوم، على أن تكون الكتلة النهائية لكل نجم بعد الانهيار أكبر من 3.2 مرة من مثل كتلة الشمس، ويتوافر هذا الشرط فى العديد من النجوم فى كل المجرات، مما يعنى بالضرورة أن يكون هناك عدد كبير من الثقوب السوداء فى الكون، وموت النجوم له ميعاد يمكن أن يتحدد بسهولة، فحياة النجم تتوقف على مقدار ما يخسره من كتلته كل يوم، فمثلا النجم الذى يمد كوكب الأرض بالحياة ''الشمس''، لها عمر وستختفى خلال مليارات السنوات القادمة، كونها تفقد جزء من كتلتها كل يوم فى التفاعلات الهيدروجينية التى ينتج عنها الضوء والحرارة، وبعد وصول النجم للكتلة الحرجة، تبدأ مرحلة تحوله إلى ثقب أسود، بشرط أن تكون كتلته بعد الأنهيار 3.2 كتلة الشمس كما ذكرنا سالفاً، والثقوب السوداء تختلف تبعاً للنجم المتكونه منه، فهناك ثقوب تكونت من نجوم ''الأقزام البيضاء''، وهذه النجوم عبارة عن أجسام غازية، كالشمس مثلاً، وهناك ثقوب أخرى تكونت من النجوم النيترونية، وهى أجسام صلبة بصورة جزئية.

بنية الثقب الأسود

الثقب الأسود عبارة عن فضاء فارغ يحيط بنقطة تشكل مركزه وتتركز فيها كل المادة أو الكتلة، هذه النقطة تُعرف باسم النقطة الشاذة والتى تكون الكثافة فيها لا نهائية القيمة، وتكون أبعادها صفرية، ولا تنطبق عليها معادلات النظرية النسبية العامة لآينشتاين.

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 ما نسبته 95 بالمائة الباقية من المجرات تتواجد سويا في تجمعات وحشود تمثل مايشبه مدن وضواحي الكون.

ولكن ما يثير اهتمام 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 انعزالا 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.

سطح الثقب الأسود

يبدو الثقب الأسود للراصد من بعيد وكأنه سطح صلب، إلا أن الواقع غير ذلك، فالثقوب السوداء تشبه بالون منتفخ إلى حد كبير، يسمى سطحه بأفق الدنيا أو أفق الحدث لأنه يشكل أفق بين عالمنا وعالم أخر نجهل ما خلفه، ويمكننا أن نطلق عليه أيضاً أفق اللاعودة، فلا يستطيع الملامس له أن يعود مره أخرى إلى العالم المرئى، وأيضا يعتبر سطح الثقب الأسود سطح أحادى الاتجاه، فالراصد له إن ولج إلى الداخل لن يجد للهرب سبيلاً، فالمقترب من السطح سيجد قوى جذب رهيبة تشده إلى مركز كتلة الثقب الأسود.

ماذا لو أصبحت شمسنا ثقباً أسودا

على الرغم من أن الثقب الأسود شئ غير عادى، إلا أنه لا يختلف فى بعض الأمور عن النجوم العادية، فإذا قدر لشمسنا التحول إلى ثقب أسود ''وهذا مستحيل نظريا بسبب كتلتها وكثافتها'' فإن الأرض وباقى الكواكب سوف تدور فى مدارتها حول الثقب الأسود تماماً كما تدور حول الشمس وكأن شيئاً لم يكن، وهذا يعنى أن سكان الأرض لن يشعروا بالواقعة سوى عندما يستيقظوا صباحاً ويجدوا أن لا صباح، فالشمس ستكون قد اختفت وسكان الأرض يعيشون فى ليل إلى الأبد.

لمتابعة أهم وأحدث الأخبار اشترك الآن في خدمة مصراوي للرسائل القصيرة واغتنم الفرصة واكسب 10000 جنيه أسبوعيا، للاشتراك ... اضغط هنا