هذا مقال من أطفال فضوليون، سلسلة تستهدف الأطفال. تطلب المحادثة من الأطفال إرسال الأسئلة التي يرغبون في أن يجيب عليها خبير. نرحب بجميع الأسئلة – سواء كانت جدية أو غريبة أو أحمق! تم نشر هذه المقالة أصلا في المحادثة. ساهم المنشور بالمقال في موقع Space.com أصوات الخبراء: افتتاحية ورؤى.
جاكلين الشمبانيا, باحث ما بعد الدكتوراه، مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا.
الثقوب السوداء هي أجسام فلكية كثيفة ذات جاذبية قوية لدرجة أنه لا يمكن لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب منها.
أي شيء يتجاوز حدود تأثير جاذبية الثقب الأسود، والذي يسمى بأفق الحدث، سوف يسقط في الثقب الأسود. داخل هذه الحفرة العميقة والكثيفة، لن يتم رؤيته مرة أخرى أبدًا.
الثقوب السوداء تتناثر في الكون. وتنتشر بعض الثقوب السوداء الأصغر بشكل عشوائي في جميع أنحاء المجرات مثل مجرتنا درب التبانة. وتقع ثقوب سوداء عملاقة أخرى تسمى الثقوب السوداء “فائقة الكتلة” في مراكز المجرات. يمكن أن تزن ما بين مليون إلى مليار مرة كتلة شمسنا. لذا ربما تتساءل: كيف يمكن لعلماء الفلك رؤية شيء مظلم وكبير جدًا؟
أنا عالم فلك يدرس أولى الثقوب السوداء الهائلة التي تشكلت في عالمنا. أريد أن أفهم كيف تتشكل الثقوب السوداء وما هي أنواع الأحياء الفيزيائية الفلكية التي تنمو فيها.
أنواع الثقوب السوداء
دعونا نتحدث عن كيف تبدأ الثقوب السوداء حياتها. كان عالمان مشهوران، ألبرت أينشتاين وكارل شوارزتشيلد، أول من طرح فكرة الثقب الأسود. لقد ظنوا أنه عندما يموت نجم كبير، فإن قلبه قد يتقلص ويتقلص حتى ينهار تحت ثقله. هذا ما نسميه نحن علماء الفلك “الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية”، وهي مجرد طريقة أخرى للقول أنه صغير جدًا نسبيًا. الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية أكبر بضع مرات فقط من شمسنا.
ومع ذلك، فإن الثقوب السوداء الهائلة لا تزال غامضة أكثر. وهي أثقل بملايين المرات من شمسنا، وهي مكدسة في منطقة صغيرة تعادل حجم نظامنا الشمسي. يعتقد بعض العلماء أن الثقوب السوداء الهائلة قد تتشكل نتيجة تصادم العديد من النجوم وانهيارها في وقت واحد، بينما يعتقد آخرون أنها ربما بدأت بالفعل في النمو منذ عدة مليارات من السنين.
تزايد الثقوب السوداء
كيف تبدو الثقوب السوداء؟ في معظم الأحيان، لا تنمو بشكل نشط، لذلك فهي غير مرئية. لكن يمكننا أن نقول إنهم موجودون لأن النجوم ما زالت قادرة على الدوران حولها، تمامًا مثل الأرض حول الشمس.
عندما يدور شيء ما حول جسم غير مرئي بسرعات عالية، يعرف العلماء أنه لا بد من وجود ثقب أسود ضخم في المنتصف. وهذا هو الحال بالنسبة لأقرب ثقب أسود هائل إلينا، والذي يقع في مركز مجرة درب التبانة، على بعد ملايين الأميال منك بأمان.
وفي الوقت نفسه، عندما يلتهم ثقب أسود جائع غازًا في مجرة، فإنه يسخن هذا الغاز حتى تتمكن من رؤية حلقة متوهجة من الأشعة السينية والضوء البصري والأشعة تحت الحمراء حول الثقب الأسود. وبمجرد استنفاد كل الوقود بالقرب من أفق الحدث، يخفت الضوء مرة أخرى ويصبح غير مرئي.
الخطوط العريضة حول الثقوب السوداء
ومن أشهر “الخطوط البيضاء” صورة الثقب الأسود من فيلم “Interstellar”. في هذا الفيلم، كانوا يحاولون إظهار حلقة الغازات المتوهجة والساخنة التي تسقط في الثقب الأسود الذي ينمو بشكل نشط.
في الحياة الواقعية، لا نحصل على مثل هذه الرؤية القريبة. أفضل صورة للحلقة حول ثقب أسود حقيقي تأتي من تلسكوب Event Horizon، حيث تظهر للعلماء الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة تسمى M87. قد تبدو الصورة ضبابية بالنسبة لك، لكن هذه الدونات هي في الواقع الصورة الأكثر وضوحًا التي تم التقاطها لشيء ما على الإطلاق.
هناك أنواع كثيرة من الثقوب السوداء في الكون. بعضها صغير وغير مرئي، وبعضها ينمو إلى أبعاد هائلة عن طريق التهام أشياء داخل المجرة وتألقها. لكن لا تقلق، لا يمكن للثقوب السوداء أن تستمر في امتصاص كل شيء في الكون، وفي النهاية، لا يوجد شيء قريب بما يكفي من الثقب الأسود ليقع فيه، وسيصبح غير مرئي مرة أخرى. لذلك أنت آمن لمواصلة طرح الأسئلة حول الثقوب السوداء.