ما هي الثقوب السوداء؟ الحقائق والنظريات والارتباك حول كيفية تشكل الثقوب السوداء وتصرفها

اسمع كلمات 'الثقب الأسود' وقد تفكر في دوامة دوارة ، تمتص كل شيء في حلقها مثل عمك في بوفيه الزفاف. يمكنك أن تتخيل نجمًا يتم سحبه تجاهه مثل قطعة من السباغيتي ، وهو يرفرف حول الفراغ حتى يتلاشى من الوجود. الواقع ليس بهذه البساطة أو اللذة. ها هو كتابنا التمهيدي.

ما هو الثقب الأسود؟

لقد أربكت الثقوب السوداء علماء الفيزياء لعدة قرون ، لكن الوصف البسيط سيكون منطقة في الزمكان تتمتع بمثل هذه الجاذبية القوية ، حتى الضوء لا يستطيع الإفلات من جاذبيته.

من أول الأشياء التي يجب فهمها عن الثقوب السوداء أنها ليست مساحة فارغة ، بل مادة مضغوطة في مساحة صغيرة جدًا. قد يكون للثقب الأسود كتلة 20 نجمة ، على سبيل المثال ، ولكن بحجم وسط لندن فقط. هذه الكثافة تفعل أشياء غريبة لقوانين الزمان والمكان ، أحدها ظهور حاجز نظري يسمى أفق الحدث.

اقرأ التالي: اختراق الثقب الأسود يكشف عن نفاثات متذبذبة رصدتها أجهزة الكمبيوتر العملاقة

اكتشف اختراق الثقب الأسود يكشف عن نفاثات متذبذبة رصدتها أجهزة الكمبيوتر العملاقة أقدم ثقب أسود فائق الكتلة تم اكتشافه على الإطلاق تم رصده على بعد 13.7 مليار سنة ضوئية

في نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين ، أفق الحدث هو نقطة اللاعودة. عندما يقترب الجسم من أفق الحدث ، تنحني المزيد والمزيد من المسارات التي تسلكها جزيئاته نحو الثقب الأسود. بمجرد اختراق أفق الحدث ، يصبح تشوه الزمكان كبيرًا جدًا بحيث لا توجد وسيلة للجسيمات للتحرك إلى الخارج.

هذه هي النقطة التي يصبح فيها الثقب أسودًا ، عندما يكون الضوء غير قادر على الهروب من الانجذاب للأمام ، وما بعده ، نحو تفرد الجاذبية ؛ نقطة أصبح فيها الزمكان مشوهاً للغاية ، وانحناءه غير محدود. هنا ، يتم طرح جميع قوانين الفيزياء كما نفهمها من النافذة. لا أحد يعرف حقًا ما يحدث عند التفرد.

ما هو حجم الثقوب السوداء؟

هناك أربع فئات من الثقوب السوداء ، على الرغم من أن اثنتين منها افتراضيتان. في الطرف العلوي من الطيف توجد ثقوب سوداء فائقة الكتلة ، يُعتقد أنها تتواجد في مركز معظم المجرات. يُعتقد أن الكتلة الموجودة في مجرتنا درب التبانة ، والمعروفة باسم Sagittarius A * ، لها كتلة 4 ملايين شمس مع أفق حدث يمتد 44 مليون كيلومتر.

يوجد الثقب الأسود الصغير في الطرف السفلي من الطيف ، والذي يمكن أن يكون صغيرًا مثل ذرة واحدة ، على الرغم من أننا لم نقم بعد بقياس حجم واحد بهذا الحجم. بين هذين النوعين يوجد ثقوب سوداء افتراضية متوسطة الكتلة وثقوب سوداء نجمية - تم إنشاؤها عن طريق انهيار نجوم تبلغ كتلتها حوالي ثلاثة أضعاف كتلة شمسنا أو أكثر.

(انطباع الفنانين عن الثقب الأسود النجميسيجنوس إكس -1. تنسب إليه:ناسا / CXC / M. Weiss)

هناك فئة أخرى مثيرة للاهتمام وهي الثقب الأسود البدائي ، الذي اقترحه لأول مرة ستيفن هوكينج في عام 1971. يمكن أن تكون هذه الثقوب السوداء الافتراضية خلال ولادة الكون ، قبل ظهور النجوم ، وقد تحمل تفسيرات مهمة لوجود المادة المظلمة. .

اقرأ التالي: المحاكاة الأكثر تفصيلاً لكوننا على الإطلاق تمتد على مدى مذهل يصل إلى مليار سنة ضوئية

لقد جفت الجهود المبذولة للعثور عليهم حتى الآن ، على الرغم من أن هذا قد يتغير بفضل شراكة Ligo-Virgo واكتشافها لموجات الجاذبية. يمكن أن تمهد القدرة على اكتشاف التموجات في نسيج الزمكان الطريق لمزيد من التحقيقات ، بالنظر إلى الوراء في الوقت المناسب لعمليات اندماج الثقوب السوداء التي سبقت تأريخ النجوم.

ماذا سيحدث لي إذا وقعت في ثقب أسود؟

إذا كنت غير محظوظ بما يكفي لتجد نفسك منغمسًا في ثقب أسود (مواساتي) ، فستحدث لك بعض الأشياء الغريبة ، وستحدث بعض الأشياء الأكثر غرابة لشخص يراقبك من مسافة آمنة.

ما يحدث عندما يخترق كائن ما أفق الحدث لا يمكن فهمه بسهولة ، وذلك لأن هذه هي النقطة التي يتعارض فيها نموذجان مختلفان من الفيزياء - ميكانيكا الكم والنسبية العامة - مع بعضهما البعض.

هناك كتابة ممتازة لهذا التربيع - تسمى مفارقة معلومات الثقب الأسود - حسب أماندا جيفتر عن برنامجبي بي سي . جوهر ذلك هو: بالنسبة لشخص يراقبك وأنت تخترق أفق الحدث ، سوف يتم طمسك ببطء بسبب تشويه الفضاء ، وتباطؤ الوقت وحرارة إشعاع هوكينغز - وهو الشيء الذي سيتبدد في النهاية ثقب أسود.

إذن أنت ميت ، صحيح؟ ليس تماما. وفقًا للنسبية العامة ، ستمر في الواقع عبر أفق الحدث ، دون أن تلاحظ تأثيرات الجاذبية لأنك ستكون في حالة سقوط حر (وهو ما أسماه أينشتاين أسعد فكرة ) ، تتجه نحو التفرد.

ولكن كيف يمكنك أن تسافر عبر الفضاء وتحترق في نفس الوقت؟ يحدث هذا المأزق لأن فيزياء الكم تقول إنه لا يمكن فقدان المعلومات ، وبالتالي يجب أن يظل جسمك خارج الأفق. ومع ذلك ، إذا لم تعبر أفق الحدث ، فسوف تنتهك قوانين النسبية العامة. افترض العلماء عددًا من الحلول للتوفيق بين قوانين الطبيعة المتضاربة ، لكن المفارقة هي علامة استفهام مستمرة في قلب الفيزياء.

عندما يتعلق الأمر بالثقوب السوداء ، فإن الضوء ليس فقط هو الذي لا يستطيع الهروب ، ولكن أيضًا أدمغة أجيال من المفكرين.

الكروم بطيء لفتح النوافذ 10

ائتمان الصورة الرئيسي: ويكيميديا ​​كومنز