الرئيسية فيزياء ما هو الثقب الأسود ؟ كيف تتشكل الثقوب السوداء في الفضاء وما...

ما هو الثقب الأسود ؟ كيف تتشكل الثقوب السوداء في الفضاء وما هي أنواعها

الثقب الأسود هو كيان كوني من جاذبية شديدة للغاية لا يمكن لأي شيء حتى الضوء من الهرب منه ولذلك لا يمكننا رؤية الثقوب السوداء الا باستعمال تيليسكوبات مزودة بمعدات خاصة تتيح لنا رؤية حركة النجوم القريبة من الثقوب السوداء والتي تكون حركتها مختلفة عن النجوم الأخرى، والسبب وراء كون الجاذبية قوية هو لأن المادة تكدست في مساحة صغيرة من الفضاء، ويحدث ذلك في مرحلة موت النجم.

تعود فكرة وجود كيان في الفضاء ذو ضخامة وكثافة عالية لقرون عديدة وتنبأ أينشتاين في نظرية النسبية العامة أن النجوم عند موتها تترك وراءها نواة صغيرة وكثيفة، ولكي تتشكل الثقوب السوداء، على كتلة نواة النجم المتبقية أن تكون أكبر بثلاث مرات من كتلة الشمس على الأقل، بذلك تطغى قوة الجاذبية على القوى الأخرى وتنتج ثقباً أسوداً.

كيف يتشكل الثقب الأسود ؟

إن النجوم هي عبارة عن تجمع كبير الكتلة من ذرات الهيدروجين التي تنهار على نفسها بسبب تأثير جاذبيتها وفي هذا الانهيار يحدث اندماج نووي بين ذرات الهيدروجين متحولة بذلك إلى ذرات هيليوم مطلقة بذلك كميات من الطاقة الإشعاعية التي تقوم بالدفع عكس الجاذبية فيحدث توازن بين كلتا القوتين ، وعند وصول نجم هائل إلى نهاية مرحلته حينها يُستنفذ أغلب الهيدروجين، فتبدأ النجوم الهائلة بسبب الضغط والحرارة في النواة بالتأثير على الهيليوم فيحدث اندماج نووي بين ذراته متحولاً إلى عناصر ذات كتلة أكبر  حتى يصل إلى الحديد الذي لا يوفر الاندماج بين ذراته الطاقة اللازمة لدعم طبقات النجم الخارجية على عكس العناصر التي كان يحدث اندماج فيما بينها قبل الحديد مثل الكربون والنيون والأوكسجين والسيليكون.

يبدأ الحديد بالتشكل داخل نواة النجم حتى يصل إلى كمية حرجة فتصبح الجاذبية أقوى من الطاقة الإشعاعية التي كانت تقاومها، وفي هذه اللحظة تنهار نواة النجم خلال أجزاء من الثانية ثم ينهار النجم متحركاً تقريباً بربع سرعة الضوء زائداً بذلك كتلة النواة. وأثناء موت النجم بانفجار سوبرنوفا تتشكل جميع العناصر الثقيلة في الكون وينتج عن ذلك إما نجم نيوتروني أو تتداعى جميع كتلة النواة لتشكل ثقباً أسوداً إذا كان حجم النجم ضخم بما فيه الكفاية.

(وهذه آلية تشكل الثقوب السوداء النجمية).

انفجار السوبرنوفا هو انفجار أي نجم عند وصوله لمرحلة حياته الأخيرة فيقذف معظم كتلته نحو الخارج.

أنواع الثقوب السوداء :

هناك أربعة أنواع للثقوب السوداء:

  • الثقوب السوداء النجمية: وهي أكثر الثقوب السوداء انتشاراً، تتشكل من نجوم كتلتها أكبر من الشمس ب 10 إلى 20 مرة.
  • الثقوب السوداء الفائقة: أو الثقوب السوداء عظيمة الكتلة، ومعظمها يملك كتلة أكبر من مليون شمس مجتمعة، تقترح الأدلة التي نملتكها بأن الثقوب السوداء الفائقة تتمركز في وسط معظم المجرات. مثال على ذلك الثقب الأسود الفائق في مركز مجرة درب التبانة يترواح عبر 150 مليون كيلومتر وكتلته قرابة 4 مليون كتلة شمسية. (تقدر الكتلة الشمسية ب 2×10 مرفوعة إلى قوى 30 كيلوغرام). في بعض المجرات القريبة تمتلك الثقوب السوداء الفائقة كتلة أكبر من الشمس ب 21 بليون مرة، لا يعلم العلماء كيف تشكلت هذه الثقوب السوداء بالضبط أو كيف أصبحوا بهذا الحجم الكبير ولكن يرجح بأن لها علاقة بتشكل المجرات.
  •  الثقوب السوداء متوسطة الكتلة: تتراوح كتل هذه الثقوب السوداء بين كل من كتلة الثقوب السوداء النجمية والثقوب السوداء الفائقة، تتكون هذه الثقوب عند تداعي أقدم النجوم في الكون، أو عند تداخل نجوم أو ثقوب سوداء مع بعضها.
  • الثقوب السوداء الدقيقة: يوجد هذا النوع من الثقوب السوداء نظرياً فقط، قد يكون عرضها بعرض جسيم ذري ولكن بكتلة جبل ايفرست، ويُقترح بأنها تشكلت بعد الانفجار العظيم.

بنية الثقب الأسود :

هناك جزآن في القب الأسود، المتفردة وأفق الحدث.

أفق الحدث هو نقطة اللاعودة حول الثقب الأسود. ليس سطحاً مادياً إنما جسم كروي يحيط بالثقب الأسود يُحدد عنده سرعة الهروب من الثقب الأسود التي بدورها تساوي سرعة الضوء. تسقط المادة إلى المركز عند دخولها إلى أفق الحدث، وبسبب الجاذبية القوية تنسحق المادة إلى نقطة ذات حجم صغير وكثافة كبيرة جداً مشكلةً بما يعرف بالمتفردة، والمتفردة صغيرة لدرجة أن كثافتها لامتناهية، ومن المرجح أن قوانين الفيزياء تنكسر عندها.

كيف تنمو الثقوب السوداء ؟

تنمو الثقوب السوداء بالكتلة من خلال قبضها على المادة المجاورة لها، لا يمكن لأي شيء يدخل أفق الحدث الهروب من جاذبية الثقب الأسود.

على عكس المشاع، لا تقوم الثقوب السوداء بابتلاع الأشياء التي توجد على بعد كبير منها، بل فقط تقوم بالتقاط الأشياء التي تكون على مقربة كبيرة منها، مثلا لو استبدلنا الشمس بثقب أسود من نفس الكتلة، سيحل ظلام هالك على كوكب الأرض بالتأكيد، ولكن الكواكب سوف تستمر بالدوران حول الثقب الأسود بنفس السرعة والمسافة التي تقوم بها حول الشمس. لن يكون كوكب الأرض بخطر إلا إذا كان فرق المسافة بينه وبين الثقب الاسود حوالي 16 كيلومتراً.

يكون معظم الثقب الأسود من الغبار والغاز. وقد يبتلع الثقب الأسود نجماً كاملاً، ويمكن للثقوب السوداء أن تتحد مع بعضها.

المصادر:

فرح فرح
طالب في المرحلة الثانوية، أسعى لتقديم محتوى مميز وبسيط بطريقة ممتعة في مقالاتي، من اهتماماتي: علم النفس والعلوم المختلفة.

اترك تعليق

Please Login to comment
  Subscribe  
نبّهني عن

اقرأ أيضاً

ما هي اللوحة الأم Mother Board ؟ وكيف تختارها لحاسوبك

0
كل ما تحتاج معرفته عن اللوحة الأم وأشكالها ومكوناتها وما يجب عليك التفكير فيه قبل شراءها إضافة لتعريف بمكوناتها مع الصور المساعدة