الثقوب السوداء هي أماكن في الفضاء تكون سرعة هروبها أكبر من سرعة الضوء. يوجد في هذه المناطق مجال جاذبية مكثف ومادة مخزنة في مساحات صغيرة جدًا.
يمكن أن تصل الكتلة المركزة للثقب الأسود إلى 20 ضعف كتلة الشمس. الحجم ، ومع ذلك ، يختلف ؛ هناك ثقوب سوداء كبيرة وصغيرة ، ويراهن العلماء على وجود ثقوب سوداء بحجم الذرة.
نظرًا لأن مجال جاذبيتها شديد جدًا ، فلا يمكن حتى للضوء الهروب. بهذه الطريقة ، تكون غير مرئية ولا يمكن تقدير الكمية الموجودة ، على سبيل المثال ، في درب التبانة.
أول صورة لثقب أسود (2019)
في أبريل 2019 ، قدم العلماء أول صورة لثقب أسود ، يقع في وسط مجرة Messier 87 (M87).
تبلغ كتلة هذا الثقب الأسود 6.5 مليار مرة كتلة الشمس ومسافته عن الأرض 55 مليون سنة ضوئية.
في الصورة نرى حلقة متوهجة حول مركز مظلم. هذه الحلقة ناتجة عن انحناء الضوء حول الثقب الأسود بسبب جاذبيته الشديدة.
تم الحصول على هذه الصورة من خلال 8 تلسكوبات راديوية موزعة على أجزاء مختلفة من الأرض والتي تعد جزءًا من مشروع Event Horizon Telescope (EHT).
كيف يمكن "رؤية" ثقب أسود؟
على الرغم من أنه لا يمكن رؤيتها بشكل مباشر ، إلا أن سلوك النجوم المحيطة يشير إلى وجود ثقب أسود لأن الجاذبية تؤثر على النجوم والغازات الموجودة في المنطقة المجاورة.
تلتقط قوة الجاذبية الشديدة للثقوب السوداء الغازات القريبة وهذه الغازات عندما تكون تمتص طاقتها الكامنة الجاذبية تتحول تدريجياً إلى حركية وحرارية و المشعة.
يتشكل المسار الذي يصفه الغاز باتجاه الثقب الأسود على شكل حلزوني وعلى طول الطريق التي تنبعث منها الفوتونات ، والتي تهرب قبل الوصول إلى عتبة الثقب الأسود.
يشكل هذا الانبعاث حلقة ساطعة حوله ، مما يسمح برصده غير المباشر ويمثل الجزء المرئي من أول صورة ملتقطة للثقب الأسود.
أنواع الثقوب السوداء
تصنف الثقوب السوداء على أنها نجمية أو فائقة الكتلة. تسمى الصغيرة النجمية وتسمى الأكبر منها فائقة الكتلة ويمكن أن تحتوي على كتلة مليون شمس معًا.
تشير الدراسات التي أجرتها وكالة ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية) إلى أن كل مجرة كبيرة بها ثقب أسود هائل في مركزها.
مجرة درب التبانة هي موطن لثقب أسود هائل يسمى القوس أ ، والذي تقدر كتلته بـ 4 ملايين شمس.
الافتراض هو أن الكتل الفائقة قد تشكلت في أصل الكون ، بينما نجمت النجوم عن موت نجم مستعر أعظم.
لا ينبغي أن تتحول الشمس إلى ثقب أسود لأنها لا تملك طاقة كافية لتغيير الجاذبية الحالية.
نظرية الثقب الأسود
لفترة طويلة كان يعتقد أن سرعة الضوء كان لانهائي. ومع ذلك ، في عام 1676 ، اكتشف أولي رومر أن الضوء ينتقل بسرعة محدودة.
قادت هذه الحقيقة لابلاس وجون ميشيل ، في نهاية القرن الثامن عشر ، إلى الاعتقاد بإمكانية وجودهما نجوم ذات مجال جاذبية قوي جدًا لدرجة أن سرعة الهروب كانت أكبر من سرعة ضوء.
ال نظرية النسبية قدم الجنرال ألبرت أينشتاين قوة الجاذبية نتيجة تشوه الزمكان (الفضاء المنحني). مهد هذا الطريق للتأطير النظري لوجود الثقوب السوداء.
في نفس العام الذي قدم فيه عرض الدراسة الشهيرة لنظرية النسبية العامة عالم الفيزياء الألماني كارل شوارزشيلد. وجد الحل الدقيق لمعادلة أينشتاين للنجوم الضخمة وربط أشعةها بأشعةها الباستا. وهكذا ، أظهر رياضيا وجود هذه المناطق.
في أوائل السبعينيات ، ستيفن هوكينج بدأ البحث عن خصائص الثقوب السوداء.
نتيجة لأبحاثه ، توقع أن تصدر الثقوب السوداء إشعاعات يمكن اكتشافها بواسطة أجهزة خاصة. أتاح اكتشافه إجراء دراسة مفصلة للثقوب السوداء.
وهكذا ، مع تطوير التلسكوبات التي تقيس بواعث الأشعة السينية من مصادر النجوم ، أصبح من الممكن مراقبة الثقوب السوداء بشكل غير مباشر.
الثقب الأسود القوس أ
يقدر العلماء أن المجرات الإهليلجية واللولبية - مثل مجرة درب التبانة - بها ثقب أسود هائل. هذا هو الحال بالنسبة للقوس A ، الذي يبعد 26000 سنة ضوئية عن الأرض.
يمنع الغبار الكوني الزائد في المجرة المراقبة حول القوس أ. على عكس الأجرام السماوية الأخرى التي تنبعث منها الضوء ، لا يمكن ملاحظة الثقوب السوداء بالطرق المعتادة. وبالتالي ، يتم تنفيذ العمل من خلال موجات الراديو والأشعة السينية.
ثقب أسود عملاق
أكبر ثقب أسود تبلغ كتلته 12 مليون ضعف كتلة الشمس. صدر الاكتشاف ، الذي أجراه علماء صينيون في جامعة بكين ، في عام 2015.
يقع الثقب الأسود في مركز المجرة - تمامًا مثل الكتلة الهائلة.
يقدر العلماء أنها تشكلت قبل 12.8 مليار سنة من الأرض ولديها كمية من الضوء أكبر بـ 420 تريليون مرة من الشمس.
من تصادم اثنين من الثقوب السوداء ، كان من الممكن إثبات وجود موجات الجاذبية.
اقرأ المزيد عن الموضوع:
- نظرية الانفجار الكبير
- الجاذبية
- ما هو الكون؟
- 5 نظريات حول أصل الكون
