عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
اندماجات الثقب الأسود جميلة، وهي من أكثر الأحداث عنفًا في الكون. وهنا كيف تتكشف العملية.
تبدأ القصة باثنين الثقوب السوداء يدوران بعيدًا عن بعضهما البعض في دوائر طويلة كسولة. من الممكن أنهما ولدا كزوج ثنائي من النجوم، أو ربما التقيا ببعضهما البعض بشكل عشوائي في أعماق الكون. الفضاء بين النجوم. وفي كلتا الحالتين، لكي يندمجا، يجب أن يقتربا من بعضهما البعض، مما يعني فقدان الكثير من الطاقة المدارية.
الخطوة الأولى في سرقة الطاقة من النظام هي من خلال تفاعل الثقوب السوداء مع بيئتها. إنهم ليسوا وحدهم، فهناك دائمًا خصلات رقيقة من الغاز والغبار تطفو حولهم، وفي بعض الأحيان توجد أجسام أكبر، مثل الكواكب أو الكواكب. النجوم. كل هذه الكائنات تتفاعل من خلال جاذبية مع الثقب الأسود. في بعض الأحيان، يسقطون، ولا يمكن رؤيتهم مرة أخرى. وفي أحيان أخرى، بالكاد يخطئون، ويحصلون على دفعة بسيطة لسرعاتهم ويستنزفون بعض الطاقة المدارية من الثقب الأسود.
وبمجرد أن تقترب الثقوب السوداء بدرجة كافية، تبدأ عملية أخرى. تتحرك الثقوب السوداء فضاء–وقت أثناء دورانهما حول بعضهما البعض، وينطلق هذا التحريك موجات الجاذبية التي تنبعث من الزوج مثل التموجات في البركة. ومع ذلك، فإن موجات الجاذبية ضعيفة بشكل لا يصدق، ولا تبدأ في استنزاف الطاقة بشكل خطير إلا عندما تكون الثقوب السوداء قريبة جدًا من بعضها البعض.
متعلق ب: كيف تقترب الثقوب السوداء الراقصة بدرجة كافية للاندماج
وقد قاد هذا علماء الفيزياء الفلكية إلى لغز يسمى “مشكلة البارسيك النهائيةوقد أظهرت عمليات المحاكاة أن تفاعلات الجاذبية مع البيئة يمكن أن تجلب الثقوب السوداء إلى مسافة حوالي 1 بارسيك (حوالي 3.26 سنة ضوئية) لبعضهم البعض في فترة زمنية مناسبة. لكن ضمن تلك المسافة، ببساطة لا يوجد ما يكفي من الأشياء للاستمرار في سحب الطاقة بعيدًا. ومن ناحية أخرى، وعلى نفس المسافة، تكون موجات الجاذبية ضعيفة جدًا وستستغرق عدة أضعاف المسافة. عمر الكون لإنجاز هذه المهمة.
مشكلة البارسيك النهائية هي حاليًا لغز لم يتم حله الفيزياء الفلكية. ولكن مهما كانت الآلية التي تحدث، فإن الثقوب السوداء تقترب في نهاية المطاف بدرجة كافية بحيث تتمكن موجات الجاذبية من سحب الكثير من الطاقة من النظام. عند هذه النقطة، يكون أمام الثقوب السوداء بضع ثوانٍ فقط قبل أن تندمج.
عند هذه المسافات القريبة، تبدأ الثقوب السوداء في تشويه بعضها البعض. ليس لديهم أسطح حقًا؛ آفاق الحدث هي حدود غير مرئية تحدد منطقة اللا مفر. لكن شكل أفق الحدث لا يعتمد الأمر على الثقب الأسود نفسه فحسب، بل يعتمد أيضًا على هندسة الزمكان المحيط به. لذلك، عندما تبدأ الثقوب السوداء رقصتها المميتة، تتمدد آفاق الحدث وتمتد تجاه بعضها البعض.
نحن لا نفهم ما سيحدث بعد ذلك إلا من خلال عمليات المحاكاة الحاسوبية المعقدة التي تراقب وتتتبع تطور آفاق الحدث. في المللي ثانية التي تسبق الاصطدام، يرسل كل ثقب أسود محلاقًا رفيعًا – نفقًا صغيرًا من أفق الحدث – نحو رفيقه. وتلتقي هذه المحلاق وتندمج لتشكل جسرًا بين الثقبين الأسودين، كما لو كانا متصلين بحبل سري.
وبسرعة كبيرة، يتسع الجسر وتلتصق آفاق الحدث معًا، مثل فقاعتي صابون متصادمتين. وفي غضون لحظة، يندمج الثقبان الأسودان في ثقب واحد.
ما يحدث في الداخل هو تخمين أي شخص. ال مركز الثقب الأسود تُعرف بالتفرد، وهي نقطة ذات كثافة لا نهائية. هذا هو المكان الذي ينهار فيه فهمنا الحالي للفيزياء. تظهر عمليات المحاكاة أن المتفردات تجد بعضها البعض بسرعة، وتدور لفترة وجيزة ثم تندمج، ولكن ما يحدث بالفعل غير واضح.
ومن الغريب أن الثقب الأسود المندمج حديثًا لديه كتلة أقل من كتلتي الزوجين الأصليين مجتمعتين. على سبيل المثال، في عام 2016، ليغو التعاون العلمي تم اكتشاف أول حدث لموجة الجاذبية من اندماج الثقوب السوداء، واكتشف أن ثقبًا أسود كتلته 36 كتلة شمسية قد اندمج مع ثقب أسود كتلته 30 كتلة شمسية لتكوين ثقب أسود جديد يزن 63 كتلة شمسية فقط.
قصص ذات صلة:
– موجات الجاذبية المتموجة من اندماج الثقب الأسود يمكن أن تساعد في اختبار النسبية العامة
– تحدث بعض عمليات اندماج الثقوب السوداء في “كرنفالات” مجموعة النجوم الفوضوية
– تصادم الثقوب السوداء “حلقة” عبر الزمكان مع تموجات موجات الجاذبية
ماذا حدث للكتل الشمسية الثلاث الإضافية؟ وقد تحولت تلك الكتلة إلى طاقة على شكل موجات جاذبية. كان على شخص ما أن يدفع ثمن كل فقدان الطاقة، وقد جاء ذلك من تحويل كتلة الثقب الأسود نفسه. في كل عملية اندماج لثقب أسود، يتحول ما يقرب من 5% إلى موجات جاذبية.
بالنسبة للمنظور، هذا مثل تحويل ثلاث شموس كاملة إلى طاقة نقية. عندما تصطدم الثقوب السوداء، فإنها تطلق طاقة أكثر من أي نجم في الكون، وكل ذلك يحدث في صمت تام وظلام تام.