الثقوب السوداء مخيفة ، وبعض أكثر الأشياء إثارة للاهتمام وغامضة في الكون. لكن ما هو الثقب الأسود؟ الثقوب السوداء هي في الأساس أجسام في الفضاء شديدة الكثافة والكثافة بحيث لا يمكن لأي شيء الهروب من جاذبية الجاذبية ، بما في ذلك الضوء (ولهذا السبب يطلق عليها أسود ثقوب). هذا يؤدي إلى بعض السيناريوهات المثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالفيزياء في المنطقة المجاورة المحيطة بالثقب الأسود.
تفترض نظرية النسبية العامة أن أي شيء ذي كتلة ينحني نسيج الزمكان ، وهذا الانحناء هو ما نعرفه بالجاذبية. المثال الأكثر شيوعًا (والوصفي للغاية) لتوضيح كيفية عمل ذلك هو ورقة مطاطية. تصور أن لديك ورقة كبيرة من المطاط الممدود والممدود بشكل معقول. هذه الورقة عبارة عن تمثيل ثنائي الأبعاد لنسيج الفضاء (الذي له ثلاثة أبعاد ، ولكن من أجل البساطة وسهولة التوضيح سنستخدم اثنين). إذا قمت بوضع قطعة صغيرة من الرخام على الورقة ، فسوف تقوم بعمل مسافة بادئة صغيرة في المطاط. تخيل أن الرخام هو كوكب ، وإذا كان لديك واحد من تلك الرخام المخطط الزجاجي البارد ، فقد يبدو أشبه بالمشتري. تدحرج حصاة صغيرة (التي تخلق فجوة صغيرة خاصة بها) بالرخام ، قد تلاحظ انحراف الحصاة نحو المسافة البادئة للرخام. أساسا ، يسحب الرخام الحصاة الصغيرة تجاهه بسبب جاذبيته.
الآن ، إذا قمت بوضع كرة بولينج على الورقة ، وهي كتلة أكبر بكثير ، فإنها تجعل مسافة بادئة أكبر بكثير من المحتمل أن تحاصر الحصاة أثناء لفها. ستمثل كرة البولينج بشكل جيد شيئًا مثل نجمة في هذا المثال. الثقب الأسود هو كل كتلة النجم ، ولكن في مساحة صغيرة جدًا ، تكفي لوضع مسافة بادئة للورقة المطاطية بما يكفي بحيث لا يتدحرج أي شيء من خلال المسافة البادئة للثقب الأسود على مسافة معينة - بغض النظر عن السرعة التي تجعلها تذهب - يمكن الهروب. تسمى المنطقة المحيطة بالثقب الأسود التي لا يمكن لأي شيء أن يهرب منها أفق الحدث ، ومدى حجم هذه المنطقة يعتمد على حجم الثقب الأسود نفسه.
يتشكل ثقب أسود نجمي عندما يقترب النجم الذي يحتوي على نواة أعلى من حوالي 3 كتل شمسية من نهاية حياته ، ولم تعد عمليات الاندماج داخل النجم تندفع بشكل كاف ضد سحب الجاذبية إلى الداخل ، مما يتسبب في انفجار النجم . بمجرد أن يتم ضغط المادة داخل النجم إلى أسفل نصف قطر معين - يسمى نصف قطر Schwarzschild بعد عالم الرياضيات الذي صاغه - يتم تشكيل ثقب أسود.
الثقوب السوداء الهائلة هي تلك التي تتشكل في مركز المجرات ، وقد تتراوح في بلايين الكتل الشمسية. على سبيل المثال ، تبلغ كتلة الثقب الأسود الهائل في مركز درب التبانة حوالي 40،000 شموس ، والمادة التي تحيط به - تسمى "قرص التنامي" - هي 4 مليارات صن. كيف تتكون الثقوب السوداء الهائلة؟ إليك مقالة ممتازة ومفصلة عن الثقوب السوداء الهائلة التي تتناول بعض النظريات المتنافسة حول تكوينها.
تأتي الثقوب السوداء بأحجام مختلفة اعتمادًا على كتلتها. على سبيل المثال ، إذا كانت الشمس ستصبح ثقبًا أسود (لن يحدث ذلك ، لأن قلبها صغير جدًا) سيكون نصف قطر الثقب الأسود حوالي 3 كم (1.86 ميل). إذا ، من خلال مجموعة من الظروف الغريبة ، تم ضغط الأرض في مساحة أصغر من نصف قطر Scwarzschild ، فسيكون الثقب الأسود تقريبًا بحجم الفول السوداني.
في وسط الثقب الأسود يكمن ما يسمى التفرد ، حيث يتم ضغط كتلة الثقب الأسود إلى حجم صفر ، والقدرة على النسبية العامة لوصف ما يحدث هنا ينهار.
كيف نعرف وجود ثقوب سوداء ، إذا لم تصدر أي ضوء؟ يأتي الدليل على الثقوب السوداء النجمية من مراقبة تفاعلاتها في الأنظمة الثنائية ، ويمكن ملاحظة الثقوب السوداء الهائلة باستخدام مقاريب الأشعة السينية ، وكذلك من خلال الجاذبية التي تمارسها على النجوم في المجرة.
لمعرفة المزيد عن الثقوب السوداء ، هناك عدد غير قليل من الموارد على الويب. بالنسبة للمبتدئين ، لدى Hubblesite موسوعة ممتازة ، مثل Stardate.org. يمكنك أيضًا الاطلاع على الجزء المتبقي من قسمنا حول الثقوب السوداء في دليل الفضاء ، أو الاستماع إلى حلقات متعددة لعلم الفلك حول الموضوع ، مثل الحلقات 18 ، أو الأسئلة التي تظهر على الثقوب السوداء.
المصادر: NASA: Blackholes، NASA: Stars، Hyperphysics
