ماذا يعني  ثُقب أسود  ..؟

الثُقب الأسود هو مساحة من الفضاء تكون الجاذبية فيها أكبر  ما يُمكن تصوره وإدراكه
  لدرجة إنها بسبب قوتها فهى حرفيًا ( تمتص) كل شيءحولها
 حتى جسيمات الضوء (الفوتونات ) نفسها لا تستطيع ان تهرب منها،
وعادةّ يتكوّن  الثقب الاسود  من إنهيار النجوم في نهاية عمرها أو دورة حياتا ..
والثقوب السوداء قديمة بنفس قِدم الكون نفسه بمّا إن النجوم موجودة  وتتطور من بداية عمر الكون وخلق آلله  له ..

اذن كيف كانت البداية  ..؟
تعلم عزيزى القاريء ان النجوم  لها جاذبية خاصّة بها
تجذب اليها الأجسام المحيطة بها  ، وذلك على حسب قوة الجاذبية للنجم .
وهناك ايضا قوة طرد مركزي  نتيجة التفاعلات النجميه المستمره فى داخل قلبها ومركزها.
والذى يعطى النجم عمره وحياته هو التناسب بين القوّتين
الجاذبه والطارده  في دورة حياة كاملة .
الى ان يصل النجم الى استهلاك  كل المواد التى يتكوّن منها في عمليات التفاعل والاندماج  النووى  .
فتنتهى  قوة الطرد المركزي التى كانت تطرد الأجسام  بعيدا عنّه  ،
وفي نفس الوقت تكون قوة الجاذبية الهائله لا تزال
تعمل ، فماذا يحدث عندها ؟
  النجم ينهار وينكمش على نفسه وتتزايد كثافته بمعدل خرافى  ويتكوّن فى مكانه ( ثقب أسود )
 وهو  عبارة عن منطقة جذب بالغه القوه  ومع مرور الوقت فإن  حجمه يزداد عن طريق إمتصاص الأجسام المحيطة به ...

الثقب الأسود 

يمتص كل الماده  حتّى  الضوء .

    فما معنى هذا  .. ؟
يلزمنا فهم بسيط هو إننا فى الطبيعه نرى بواسطه الضوء
الضوء من أي مصدر ينعكس على الجسم  ويرتد منه لشبكية العين فتستطيع رؤيته .
فإذا كان الضوء نفسه لا يستطيع ان يهرب من جاذبيه الثقب الأسود  ؟  لن ينعكس ويصل الينا حتى نراة ونرصده،
وذلك  سبب تسميته بالـ (الأسود) ..
ولكن كيف عرفنا بوجوده  إذا كنا لا نراه ..؟
.
الإجابة بسيطة .. كما عرفنا وجود الهواء من أثره
وعرفنا الأشعة تحت الحمراء أو فوق البنفسجية وغيرهم .. من تأثيره على الأجسام المُحيطة به ..

تأثير الثقب الأسود

يظهر هذا في جاذبيته الشديدة التى يسحب بها  الاجسام والمواد والضوء وكل شيء حوله ..
والمسافة اللّتى يمتد تأثيره ا ليها تتوّقف على عدّة عوامل، منها مقدار جاذبية مركزه ومساحته وهكذا ..
فهذا يعنى إن قوة جاذبيته وسحبه  تضعف كل ما نبعد عنّه ..
هذا  صحيح لكن هناك نقطة واحدة في المركز يطلق عليها Singularity وهذه النقطة تغطّيها منطقة أكبر منها
وقوة الجذب فيها هي أكبر ما يُمكن لدرجة إن الجسم اذا وقع  فيها لن يهرب مهما كانت سرعته حتى اذا كانت بسرعه الضوء   ..
.

تسمى هذة المنطقة المركزيه  "أفق الحدث" أو Event Horizon ..

.
والاسم جاء من فكرة إن هذا المكان عندمايحدث فيه اى شيء يبقى داخل حدود ( الثقب الأسود)  حيث قوى الجذب عظيمة لدرجة إنه لا يوجد  أي نوع من أنواع المعلومات تخرج منّه للراصد  الخارجي .
لدرجة إنه مستحيل أن  نعرف إذا كان هناك(حدث) أصلًا
  عادّة تاخد  الثقوب السوداء  الشكل الدائري أو البيضاوي على حسب نوع النجم الاساسى .
.
اريد ان أقول لك - وركّز معى هنا -  إن من  فرط قوة الجاذبية العظيمة، فهي تتسبب فى إنحناء في الفضاء نفسه ناحية مركز الثقب الأسود   ....
وبالتالي الزمن نفسه يبطأ في عين من يرصده  من بعيد ..         سوف يتضح الامر أكتر ..
.
تخيّل لو ارتدى شخص  ساعة يده  ، قلنا إنه سينطلق نحو مركز الثقب الأسود وهذا على سبيل المثال فقط  ..
الشخص سوف يعبر من المركز بدون أن  يلاحظ أي تغيير فى الزمن والوقت في ساعته يعمل بالطريقة العاديه  كالمعتاد ولن يرى أي شيء مختلف  ..
في حين ان الراصد من  بعيد عن الثقب الأسود سيرى  الشخص الذى يعبره  يبدأ يبطيءويبطيءويبطيء كل ما اقترّب من مركز الثقب الأسود  الى ان يشعر أن الشخص  سوف يستمر الى ما لا نهاية للعبور  الى أن يختفي رويدا في الظلام ..
        هنا ينشأ سؤال ؟؟  ما هو الموجود على الطرف التاني من الثقب الأسود" ؟؟؟
هذا السؤال يشغل عقل العلماء منذ إكتشاف وجود الثقوب السوداء  ...
ماذا يوجد فى الجهه الاخرى  ..؟
هل تبقى مُجرّد "مقبرة كونية" ..؟
اذا كان كل ما يعبر الـ Singularity  يتحول الى مسحوق بقوة الجذب الهائل حرفيًا فماذا يبقى هناك ..؟
هل  الطرف التاني يكون  "ثقب أبيض" ..؟
اذا كان  الثقب الأسود يمتص حتى الضوء فإنه أكيد يطرده من الناحية الاخرى !!
فمن الطبيعي ان يكون  مضئ من هناك  كانه الف شمس ..
وهل الثقب الأسود يعمل عمل "ثقب دودي" أو Wormhole و نفق زمنى يصنع  ممرا لأكوان اخرى ..؟  أكوان موازيه  و غير معلومة لنا بالمرّة بنجومها وكواكبها وقواعدها الفيزيائية وبالتالي بكائناتها إن وجدت ..؟
وهل يكون ممرا يوفّر المسافة والزمن وبيوّصلنا لنقطة اخرى من الكون..؟
.
أسئلة لا نجد إجابة واضحة لها  ..
.

الثقب الاسود الضخم  في مجرة  M87  ..

.
حتى نستطيع أن  ندرسه بتفاصيله نحتاج  الى تليسكوب أفضل و اقوى من تليسكوب هابل بحوالي ١٠٠٠ مرّة ....
وهذا تقريبًا مستحيل حاليا بسبب التكاليف والامكانيات
المطلوبه لذلك...
.
توصل بعض علماء الفلك الى فكرة عبقرية وبدأوا بالفعل في تنفيذها من أوائل العام ٢٠١٧ الماضى ،
ألا وهي إنّنا بدلا من بناء  تليسكوب جديد كبير بالحجم المهول المطلوب  يمكن ان نستخدم ٨ مراصد موجودين بالفعل في دول مختلفة في أماكن مختلفة من كوكب الأرض اولهم مرصد في شيلي وآخر  في أسبانيا وهاواي والمكسيك وأريزونا وهكذا ويتم ربطهم كلهم ببعض على هيئة شبكة عملاقة تمثل  مراية تليسكوب عملاق بقّطر حوالي ١٠ آلاف كيلومتر ناحية الثقب الأسود  ترصد وتسجل  كل تغير او موجات تصدر من ناحيته وكل مرصد
يعمل  بكامل قوّته يلتقط ويحلل ويدرس بمساعدة الـ ٧ مراصد متزامن مع التاني بدقّة متناهية وباستخدام ساعات ذرّية كلّها مربوطة ببعض وفي النهايه نجمّع كل البيانات ليتكون عندنا "صورة" واضحةلما يحدث  هناك    فى محيط الثقب البعيد ..
.
وبدأت الرحلة وتم تزامن التليسكوب اللّي سمّوه Event Horizon Telescope على اسم أفق الحدث موضع الدراسه...
.
إن كل مرصد من الـ ٨ دول موجود في منطقة Atacama إستطاع يسجّل بيانات ضخمه  حوالي بيتابايت او حوالي ١ مليون جيجابايت من البيانات والمعلومات عن الثقب الأسود  .. كمية مهولة .. وتم إرسال البيانات الى مرصد هايستاك في معهد مستشوستس للتكنولوچيا في الولايات المتحدّة ومعهد ماكس بلانك في بون بألمانيا ..
.
المشكلة كانت إن أولى الصور والبيانات التى سجّلت كانت من مرصد من الـ ٨ دول في القارّة القطبية المتجمّدة، وبمّا إنّها كمية رهيبة من البيانات كان من المستحيل إنّها ترسل عبر الإنترنت ونظرًا لطبيعة القارة القطبية المتجمدّة
لم يكن هناك رحلات طيران من وإلى هناك سوى من نوفمبر إلى يناير  فكان لابد من الانتظار ..
وبالفعل البيانات وصلت الى مرصد هايستاك  في ١٣ ديسمبر آخر السنة ٢٠١٧ ..
وهكذا انتظرت بيانات  باقي المراصد ..
.
وعندما وصلت  البيانات من الـ ٨ مراصد بدأ العمل عليهم طوال  العام التالى ٢٠١٨ من قبل فريق متخصصّ من المحللين والخبراء مكوّن من ٢٠٠ شخص، بدأوا يدرسوا ويحلّلوا ويعملوا على البيانات للخروج بصورة واضحه لما
يحدث  هناك ..
والفكرة إن هذة "الصورة" لن  تكون صورة عاديه ولكنها محاكاه  لما عليه الثقب الأسود نفسه ...
الصورة ستكون للظل الخاص بالثقب الأسود  ..
اذن ماذا  يعني هذا ..؟
يعني ان الكون كلّه مليء بجسيمات وعناصر مشعه
"تشع" أو "تصدر عنها  أي من انواع الطاقة" التى  تصل الينا  ونراها  فعند وجود  الثقب الأسود امامهم ماذا يحدث  ..؟
سوف يمنع بالطبع وصول الضوء منهم الينا ويرمي ظله بنفس شكله  الحقيقى على أجهزتنا فتستطيع  تحديد ما هو مظهره  عن طريق ملايين الجيجابتس من البيانات التى استطعنا ان نسجّلها وندرسها على مر السنتين  مدة الدراسه ..
.
لكى تتخّيل كيف  سنرى ظل الثقب الأسود هذا ..
تخيّل إنك واقف فى ظلام دامس ، وهناك سياره  واقفة امامك كشّافاتها ساطعه .
وجاء شخص وقف امام الضوء الساطع  فانك لن ترى  تفاصيله، لانه  بينك وبين مصدر الضوء ..
لكن في نفس الوقت انت  قادر على  تمّيز وجود شخص واقف، تحدد هل هو طويل او قصيّر،  ثابت ام يتحرّك .
ولو حالفك الحظ، تستطيع رؤيه تفاصيل بسيطة من أطرافه  .. او طيفه أو السيلويت الخاص به  في الضوء .. هذه هي  الفكرة بالظبط ..
الصورة الأولى  هي الصورة الحقيقية اللّي تم التقاطها من التليسكوب الجديد مُقارنةً بالصور الاخرى التى كانت مُجرّد تخيّلات وتكهنّات مُسبقة ..
 

 الصورة الأولى أثبتت النظريات الموضوعه من عشرات السنين، أثبتت كلام آينشتاين وهو مدفون في مكتبه خلف الكتب والورق والنظريات،
وأخيرًا العلماء رصدوا  ولأول مرّة واحدا  من الوحوش الفضائية ...
بعد  سنين كانو يدرسون فيها بدون ان يعرفوا شكلها .. فى الصورة المبيّنة  نرى قرص مدوّر مُعتم من المركز ومُضئ من الأطراف،
الإضاءة بسبب دوران فوتونات الضوء حول الثقب الأسود يمتصها من حوله ولا تستطيع ان  تهرب فتختفي في قلب أفق الحدث ..
انه نفس الشكل التخيّلي الذى  كان في عقولنا  منذ سنين، وتمت رؤيته الان بصورة حقيقية ..
انها اكتشافات  مثيرة  لأقصى درجة

 لم يتخيل أحد على وجه الأرض أن النجوم تجتاح السماء وتجذب كل ما تقابله في طريقها ,

حتى اكتشاف العلماء وجود الثقوب السوداء ,و اكتشاف أقرب ثقب أسود إلى كوكب الأرض

"هنا يصير الكون شيئا آخر بالنسبة لك"

الثقب الأسود هو منطقة في الفضاء يطلق عليها  فخ الزمكان ( وهي الأبعاد الثلاثة المعروفة بالإضافة إلى الزمن) تتميز بجاذبية قوية جداً بحيث لايمكن لأي شيء - ولا حتى الضوء الهروب من قوة الجذب الهائلة ...

خصائص الثقوب السوداء

في البحث الأخير عن الثقوب السوداء ، قال: "إن خصائص الثقوب السوداء هي قوة الجاذبية الضخمة والهائلة ,

المكنسة الكونية غير مرئية ، وسوف تبتلع كل شيء تقابله في الطريق عندما تتحرك ، مما يجعل من المستحيل على الضوء الهروب منه. "

وفي هذه الجملة نجد أنه قد اختصرت حقيقة هذه الثقوب في ثلاثة أشياء:  هذه الأجسام لا تُرى.  جاذبيتها فائقة تعمل مثل المكنسة.  تسير وتتحرك باستمرار.

البلازما

من المؤكد علميا ان يتسبب الثقب الأسود الضخم الذي يبتلع كمية كبيرة من المادة في سقوط الكون بطريقة فيزيائية حقيقية ، لأنه يتم إعادة إطلاق جزء من المادة التي ستسقط في الثقب ككمية كبيرة من نفث البلازما (Jet)

تكوين البلازما

 البلازما المكونة من جسيمات ذرية مثل الالكترونات والبوزترونات والبروتونات والتي تنطلق بسرعة قريبة من سرعة الضوء في اتجاهين متعاكسين على امتداد محور الثقب الأسود ويضرب هذا الدفق المادي الذرى كل مايوجد في طريقه بقوة وعنف ولمسافات كبيرة جدا.

التنبؤ بوجودالثقب الأسود
الثقب الأسود ما هو؟

 

عندما كان العالم الألماني كارل شوارزجيلد يدرس نظرية النسبية في عام 1916 ، بدأ ظهور مصطلح الثقب الأسود في الفيزياء في الواقع ، وقد كسرت نظرية النسبية المنطق المادي القديم.

منذ عام 1790 ، اقترح الإنجليزي جون ميشيل والفرنسي بيير سيمون وجود نجوم مخفية في السماء ، ثم في عام 1915 تنبأت نظرية النسبية لأينشتاين وجود هذه الأجسام في الفضاء وتأثيرها على الزمان والمكان ، وأخيرًا في عام 1967 تحدث الأمريكي جون بلير (جون بلير) عن الثقوب السوداء التي نجمت عن انهيار النجوم.

رصد الثقوب السوداء

 

في عام 1994 أكد علماء مرصد هابل وجود جسم غير مرئي في مركز المجرة M87 ، ملفوف غاز حوله ليشكل دوامة واضحة ، ويقدرون أن وزن هذا الجسم كان 3 مليارات مرة من وزن الشمس! ثم تتبع الدليل على وجود هذه الأشياء من خلال الأشعة السينية.

الثقب الأسود المكتشف حديثًا

الثقب الأسود هو منطقة في الفضاء تحتوي على كتلة كبيرة ذات حجم صغير ، والتي تسمى الحجم الحرج للكتلة. بعد الوصول إلى المادة ، تبدأ المادة في الانضغاط تحت تأثير جاذبيتها الخاصة ، وبسبب قوة رد الفعل للانفجار ، يحدث انهيار جاذبي خاص. عندما يتم الضغط على القوة ضد النجم ، تصبح صغيرة جدًا ولها قوة فائقة ملفت للانتباه.

 وتزداد كثافة الجسم (نتيجة تداخل جسيمات ذراته وانعدام الفراغ البيني بين الجزيئات)، تصبح قوّة جاذبيته قوّية إلى درجة تجذب أي جسم يمر بالقرب منه، مهما بلغت سرعته.

تأثيرجاذبية الثقب الأسود

 وبالتالي يزداد كمّ المادة الموجودة في الثقب الأسود، وبحسب النظرية النسبية العامة لأينشتاين، فإن الجاذبية تقوّس الفضاء الذي يسير الضوء فيه بشكل مستقيم بالنسبة للفراغ، وهذا يعني أن الضوء ينحرف تحت تأثير الجاذبية.

تعريف الثقب الأسود

في النسبية يعرف الثقب الأسود بصورة أدق على أنه منطقة من الزمكان تمنع فيها جاذبيته كل شيء من الإفلات بما في ذلك الضوء.

لماذا لا نرى الثقب الاسود؟

يمتص الثقب الأسود الضوء الذي يمر عبره بالجاذبية ولا يراه أحد !

يشبه من الخارج منطقة العدم ،

 لا توجد إشارة أو موجات أو جزيئات يمكنها الهروب من منطقة نفوذه، لذلك يبدو لونة أسود. 

حقائق عن الثقب الأسود

يمكن التعرف على الثقوب السوداء من خلال مراقبة بعض الأشعة السينية المنبعثة من المادة ، ويتم تدمير هذه الأشعة السينية عندما تقترب جسيماتها من مجال الجاذبية في الثقب الأسود وتسقط في الهاوية.

لتحويل الكرة الأرضية إلى ثقب أسود ، تحتاج إلى تحويلها إلى كرة نصف قطرها 0.9 سم وكتلة الأرض الحالية ، وهذا يعني ضغط مادتها بحيث لا توجد فجوات في الذرات وبين الجسيمات النووية.

.

 هذا يجعل حجمها صغير مثل كرة سطح المكتب ، ووزنها الضخم يبقى كما هو ، لأن الفجوة الهائلة بين الجسيمات الذرية نسبة إلى حجمها الصغير تحكمها قوانين الفيزياء ، ولا يمكن التغلب على هذه القوانين أو تدميرها في الظروف العادية .

حجم الثقوب السوداء وأدلة وجودها

في عام 1970 ، ذكر براندون كارتر أن حجم وشكل أي ثقب أسود دوار يدور يعتمد فقط على كتلته وسرعة دورانه (بشرط أن يكون له محور تناظر) بعد فترة وجيزة ، أثبت ستيفن هوكينج أنه سيكون لأي ثقب أسود  دوران ثابت  ومحور التماثل.

استخدم رو بينسون هذه النتائج لإثبات أنه بعد سحق الجاذبية ، يكون استقرار الثقب الأسود في وضع دوار ولكن ليس نبضًا ، ويعتمد حجم وشكل الثقب الأسود على كتلته وسرعة دورانه .

الأدلة على وجود الثقوب السوداء؟

الثقوب السوداء لديها أدلة فقط تستند إلى نظرية النسبية ، لذلك لا يصدقها بعض الناس. في عام 1963 ، لاحظ الفلكي الأمريكي مارتن شميدت تحولًا أحمر نحو مصدر الموجات الراديوية في النطاق الطيفي لجسم نجمي خافت.

اكتشف أن هذا هو أكثر بكثير من نتيجة حقل الجاذبية ، فإذا تحول جاذبيته إلى اللون الأحمر ، فستكون كتلته كبيرة جدًا وقريبة منا ، مما سيحول مدارات الكواكب في النظام الشمسي.

 يحدث هذا الانزياح الأحمر بسبب تمدد الكون ، مما يعني بدوره أن الجسم بعيد عنا ، ولرؤيته على مسافة كبيرة ، يجب أن ينقل كمية كبيرة من الطاقة ، والتفسير الوحيد لذلك هو بسبب الجاذبية. لا يستهدف النجم ، ولكن في المنطقة المركزية لإحدى المجرات بأكملها ، تسمى النجوم الزائفة ، والتي تعني النجوم الزائفة.

 رصد الثقب الأسود

 قد نبحث عن أشعة غاما المنبعثة من الثقوب السوداء الأولى في حياتنا ، وعلى الرغم من أن معظمها سيصبح أضعف بسبب بعدها الأضعف عننا ، فإن اكتشافها ممكن.

 اكتشف العلماء الألمان في السنوات القليلة الماضية الحقيقة التالية: يقع أحد هذه الثقوب السوداء في وسط درب التبانة. بالطبع ، لم يروه مباشرة ، لكنهم ظلوا لسنوات عديدة يراقبون حركة نجم كبير بالقرب من مركز المجرة ، ويدور النجم حول مركز مخفي.

وعلى أساس معرفة كتلة النجم ونصف قطر فلكه، استطاع العلماء استنتاج وجود الثقب الأسود في مجرتنا وحساب كتلته التي تبلغ نحو 2 مليون ضعف لكتلة الشمس 

كيف ينشأ الثقب الأسود؟

ينشأ الثقب الأسود عندما ينتهي عمر أحد النجوم البالغة الكبر (حجما) وينتهي وقوده، فينفجر وينهار على نفسه.

الان تحول النجم من سحابة ضخمة إلى مجموعة محدودة جدًا من المكثفات. يجذب هذا التجمع المادي المركز كل شيء حولة الجسيمات أو المواد الأخرى. حتى الفوتونات لن تهرب بسبب قوتها الجذابة للغاية ، لأن الثقوب السوداء لا تنبعث منها الضوء

لكن كل شيء ينجذب وينهار على ثقب أسود له سرعة عالية ودرجة حرارة عالية. يمكن التلسكوبات الكبيرة على الأرض رؤية هذه الدوامات الساخنة للغاية.

سرعة الهروب من الجاذبية

إن سرعة الهروب هي السرعة اللازمة لجسم الإنسان للهروب من مجال الجاذبية المحيط ، وفي أرضنا نجد أنه من أجل الهروب من نطاق الجاذبية للأرض ، يجب إخراج أي جسم بسرعة أكبر من 11.2 كيلومتر في الثانية.

في حالة الثقب الأسود ، تكون سرعة الهروب عالية جدًا ولا يمكن لأي جسم الوصول إليها ، حتى الضوء المتحرك بسرعة 300000 كيلومتر في الثانية لا يمكنه الهروب من جاذبية الثقب الأسود لأن سرعته لا تكفي! هذا يجعل الثقب الأسود غير مرئي.

 سرعة الافلات من الجاذبية

من أجل توضيح سرعة الافلات من الجاذبية ، تخيل أنك ترمي حجرًا أثناء الوقوف على الأرض ، وسوف يرتد هذا الحجر بسبب جاذبية الأرض ، ولكن إذا زادت سرعة هذا الحجر إلى 11.2 كيلومترًا في الثانية ، فسوف يصل الى سرعة الهروب والأفلات من جاذبية  الأرض.

 بالنسبة للقمر ، تبلغ سرعة الهروب 2.4 كيلومترًا في الثانية فقط بسبب جاذبيته المنخفضة.

مشاهدة الثقب الأسود

 تخيل الآن أن سرعة الهروب على سطح الثقب الأسود تتجاوز سرعة الضوء ، أي أكثر من 300000 كيلومتر في الثانية ، لذلك حتى الضوء لا يمكن أن يغادر ، لذلك لم يُرى الثقب الأسود في الظلام الفضائى .

أخيرًا ، يبدو أن الفلكيين أتيحت لهم الفرصة الأولى لمشاهدة ثقب أسود ضخم ، حيث تم رصد

سحابة غازية ,ذات كتلة هائلة ,تبلغ اضعاف كتلة كوكب الارض .

الثقب الأسود في مجرة درب التبانة

وتندفع السحابة الغازية  العملاقة إلى مركز مجرة​درب التبانة ومن المتوقع أن تصطدم ببرج آرك تاور A ، وهو ثقب أسود يبعد 26000 سنة ضوئية عن الأرض. بالطبع ، حدث هذا الحادث قبل 26000 سنة.

وكانت السحابة هذه ضخمة جدا تصل كتلتها إلى ثلاثة أضعاف كتلة الأرض، لكنها ليست ندا للثقب الأسود الذي له كتلة تبلغ 4 ملايين كتلة الشمس.