كتب- مصراوي
تعد الثقوب السوداء واحدة من أكثر الأجسام إثارة وغموضا في الكون، إذ كانت مجرد نظرية علمية في الماضي، لكنها اليوم حقيقة مثبتة تؤثر بشكل كبير على فهمنا للكون.
وتعرف الثقب الأسود بأنه منطقة في الفضاء ذات جاذبية هائلة تمنع أي شيء، حتى الضوء، من الإفلات منها.
ما هو الثقب الأسود؟
ينشأ الثقب الأسود عندما تنهار نواة نجم ضخم تحت تأثير جاذبيته الخاصة، ما يؤدي إلى كثافة هائلة في مساحة صغيرة جدًا، إذ تعرف الحدود الفاصلة بين المنطقة التي يمكن الهروب منها وتلك التي لا يمكن الهروب منها باسم أفق الحدث أي جسم يعبر هذه الحدود لا يمكنه العودة.
أنواع الثقوب السوداء
الثقوب السوداء النجمية الأكثر شيوعا والتي تتشكل بعد انفجار نجم ضخم في مستعر أعظم، ويبلغ حجمها من 3 إلى 20 ضعف كتلة الشمس.
الثقوب السوداء متوسطة الكتلة النادرة والتي قد تتشكل من اندماج عدة ثقوب نجمية أو من تجمع الغازات، وتصل كتلتها إلى مئات أضعاف الشمس.
الثقوب السوداء فائقة الكتلة والتي توجد في مراكز معظم المجرات، بما في ذلك درب التبانة، وتصل كتلتها إلى ملايين أو مليارات أضعاف الشمس، وتلعب دورًا رئيسيًا في تطور المجرات.
كيف تتشكل الثقوب السوداء؟
بعد انتهاء حياة النجم، ينفذ الوقود النووي في قلبه، مما يؤدي إلى انفجار المستعر الأعظم وانهيار نواته لتكوين ثقب أسود، إذ يعتمد حجم الثقب الأسود ونوعه على كتلة النجم الأصلي؛ النجوم الأكبر من 20 مرة كتلة الشمس غالبًا ما تتحول إلى ثقوب سوداء نجمية.
أفق الحدث والجاذبية الهائلة
أفق الحدث هو نقطة اللاعودة الجاذبية عند هذه النقطة هائلة لدرجة أن الزمن يتباطأ بالنسبة لمراقب خارجي، ويبدو أن أي جسم يقترب من الثقب الأسود يقترب ببطء شديد دون أن يُرى وهو يعبر الأفق.
إشعاع هوكينغ والجسيمات
اقترح ستيفن هوكينغ عام 1974 نظرية إشعاع هوكينغ، التي تشير إلى إمكانية فقدان الثقب الأسود للكتلة عبر إشعاع طاقي صغير، ما قد يؤدي إلى تبخره بالكامل مع مرور الوقت.
الثقوب السوداء والمجرات
تلعب الثقوب السوداء فائقة الكتلة دورا رئيسيا في تشكيل وتطور المجرات، إذ تنظم تكوين النجوم عبر إطلاق كميات هائلة من الطاقة.
على سبيل المثال، يحتوي مركز مجرة درب التبانة على ثقب أسود هائل يُعرف باسم الرامي أ، يقدر بحوالي 4 ملايين مرة كتلة الشمس.
اكتشاف الثقوب السوداء
على الرغم من عدم إصدارها ضوءًا مباشرًا، يمكن اكتشاف الثقوب السوداء من خلال تأثيرها على النجوم والغازات المحيطة بها.
أول صورة لثقب أسود تم التقاطها عام 2019 بواسطة تلسكوب أفق الحدث في مركز المجرة M87، وظهرت حلقة ضوئية حول الظل، مؤكدة وجود أفق الحدث.
تأثير الثقوب السوداء على الزمان والفضاء
الجاذبية الهائلة للثقب الأسود تحني الفضاء وتشوه الزمن، حيث يتباطأ الزمن بشكل ملحوظ قرب أفق الحدث، وهو ما يُعرف باسم تمدد الزمن الجذبي.
الثقوب السوداء والكون المبكر
تلعب الثقوب السوداء فائقة الكتلة دورًا في فهم تطور المجرات المبكرة. يُعتقد أنها تشكلت بسرعة بعد الانفجار الكبير، وقد بدأت كـ “بذور” صغيرة نمت بتراكم المادة في الكون المبكر.
الثقوب السوداء والديناميكا الحرارية
وفقا لهوكينغ، يمكن اعتبار الثقوب السوداء أجساما حرارية تمتلك درجة حرارة معينة وتخضع لقوانين الديناميكا الحرارية، حيث لا يمكن أن تتقلص مساحة أفق الحدث، بما يعادل مبدأ زيادة الإنتروبيا.
الثقوب السوداء والفيزياء النظرية
توفر الثقوب السوداء مجالًا خصبًا لاختبار النظريات حول الجاذبية والفيزياء الكمومية، وتساعد العلماء على دراسة كيفية توحيد ميكانيكا الكم مع النسبية العامة.
المستقبل والاكتشافات القادمة
مع تقدم التكنولوجيا والتلسكوبات الفضائية، سيستمر العلماء في دراسة الثقوب السوداء بشكل أعمق، لفهم دورها في تطور الكون والمجرات، وما زالت الثقوب السوداء تفتح أبوابًا لفهم أعمق للكون وأصوله.
