فضولي الأطفال هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير ، فأرسله إلى [email protected].
هل يمكن للإنسان أن يدخل ثقبًا أسود لدراسته؟ – بولكيت ، سن 12 ، بهدورجاره ، هاريانا ، الهند
لحل أسرار الثقوب السوداء ، يجب على الإنسان المغامرة في واحدة. ومع ذلك ، هناك صيد معقد إلى حد ما: لا يمكن للإنسان القيام بذلك فقط إذا كان الثقب الأسود المعني هو الفائق والمعزول ، وإذا كان الشخص الذي يدخل الثقب الأسود لا يتوقع الإبلاغ عن النتائج لأي شخص في الكون بأكمله.
نحن كلاهما فيزيائيين يدرسون الثقوب السوداء ، وإن كان من مسافة آمنة للغاية. الثقوب السوداء هي من بين الأشياء الفلكية الأكثر وفرة في عالمنا. يبدو أن هذه الأشياء المثيرة للاهتمام هي عنصر أساسي في تطور الكون ، من الانفجار الكبير حتى يومنا هذا. ربما كان لديهم تأثير على تكوين الحياة البشرية في مجرتنا.
نوعان من الثقوب السوداء
يتناثر الكون مع حديقة حيوانات واسعة من أنواع مختلفة من الثقوب السوداء.
يمكن أن تختلف حسب الحجم ويتم شحنها كهربائيًا ، بنفس الطريقة التي توجد بها الإلكترونات أو البروتونات في الذرات. بعض الثقوب السوداء تدور بالفعل. هناك نوعان من الثقوب السوداء ذات الصلة بمناقشتنا. الأول لا يدور ، هو محايد كهربائيا – أي ، ليس إيجابيا أو سلبا – وله كتلة شمسنا. النوع الثاني هو ثقب أسود فائق ، مع كتلة من الملايين إلى مليارات مرة أكبر من شمسنا.
إلى جانب الاختلاف الكتلي بين هذين النوعين من الثقوب السوداء ، فإن ما يميزهما هو المسافة من مركزهم إلى “أفق الحدث” – وهو مقياس يسمى المسافة الشعاعية. أفق الحدث من الثقب الأسود هو نقطة اللاعودة. أي شيء يمر هذه النقطة سوف يبتلعه الثقب الأسود ويتلاشى إلى الأبد من عالمنا المعروف.
في أفق الحدث ، تعتبر ثقل الثقب الأسود قويًا لدرجة أنه لا يمكن لأي قدر من القوة الميكانيكية التغلب عليها أو تصادفها. حتى الضوء ، وهو أسرع شيء الحركة في عالمنا ، لا يمكنه الهروب-ومن ثم مصطلح “الثقب الأسود”.
يعتمد الحجم الشعاعي لأفق الحدث على كتلة الثقب الأسود المعني وهو مفتاح الشخص للبقاء على قيد الحياة في واحدة. بالنسبة إلى ثقب أسود مع كتلة من شمسنا (كتلة شمسية واحدة) ، فإن أفق الحدث سيكون له نصف قطر أقل بقليل من ميلين.
على النقيض من ذلك ، فإن الثقب الأسود الفائق في وسط جرة درب التبانة ، على النقيض من ذلك ، يبلغ عددها حوالي 4 ملايين كتلة شمسية ، ولديه أفق حدث يبلغ نصف قطره 7.3 مليون ميل أو 17 نصف قطر شمسي.
وبالتالي ، فإن شخصًا ما يسقط في ثقب أسود بحجم النجوم سيحصل على الكثير ، أقرب بكثير إلى مركز الأسود الثقب قبل تمرير أفق الحدث ، بدلاً من الوقوع في ثقب أسود فائق.
هذا يعني ، نظرًا لقرب مركز الثقب الأسود ، أن سحب الثقب الأسود على الشخص سيختلف بعامل 1000 مليار مرة بين الرأس وأصابع القدم ، اعتمادًا على أي سقوط حرة. وبعبارة أخرى ، إذا كان الشخص يتساقط أولاً ، حيث يقترب من أفق الحدث من ثقب أسود من الكتلة النجمية ، فإن سحب الجاذبية على أقدامه سيكون أكبر بشكل كبير مقارنة بسحب الثقب الأسود على رأسه.
سيواجه الشخص معكرونة ، وعلى الأرجح لا ينجو من تمديده إلى شكل طويل ورقيق نيباس.
الآن ، سيصل الشخص الذي يقع في ثقب أسود فائق الاختصاص إلى أفق الحدث أبعد بكثير من المصدر المركزي لسحب الجاذبية ، مما يعني أن الفرق في جاذبية الجاذبية بين الرأس وأصابع القدمين هو ما يقرب من الصفر. وهكذا ، فإن الشخص سيمر عبر أفق الحدث الذي لم يتأثر ، ولا يمتد إلى معكرونة طويلة ورقيقة ، والبقاء على قيد الحياة وتطفو غير مؤلم في أفق الثقب الأسود.
اعتبارات أخرى
تحيط معظم الثقوب السوداء التي نلاحظها في الكون بأقراص ساخنة للغاية من المواد ، والتي تضم معظمها الغاز والغبار أو الأشياء الأخرى مثل النجوم والكواكب التي اقتربت من الأفق وسقطت في الثقب الأسود. وتسمى هذه الأقراص أقراص التراكم وهي ساخنة ومضطربة للغاية. من المؤكد أنها ليست مضيافة وستجعل السفر إلى الثقب الأسود خطير للغاية.
لدخول واحدة بأمان ، ستحتاج إلى العثور على ثقب أسود فائق معزول تمامًا ولا يتغذى على المواد المحيطة والغاز أو حتى النجوم.
الآن ، إذا عثر الشخص على ثقب أسود معزول معزول مناسبة للدراسة العلمية وقرر المغامرة ، فسيتم حصر كل شيء يتم ملاحظته أو قياسه من الداخل الأسود في أفق حدث الثقب الأسود.
مع الأخذ في الاعتبار أنه لا يوجد شيء يمكن أن يفلت من جاذبية الأفق خارج أفق الحدث ، فإن الشخص الذي يسقيه لن يتمكن من إرسال أي معلومات حول النتائج التي توصل إليها إلى ما وراء هذا الأفق. ستضيع رحلتهم ونتائجهم إلى بقية الكون بأكمله طوال الوقت. لكنهم سيستمتعون بالمغامرة ، طالما نجوا … ربما …
مرحبا يا أطفال فضوليين! هل لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير؟ اطلب من شخص بالغ إرسال سؤالك إلى [email protected]. من فضلك قل لنا اسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.
وبما أن الفضول ليس له الحد الأقصى للسن – البالغين ، فأخبرنا بما تتساءل أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل سؤال ، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: ليو رودريغيز ، كلية غرينيل وشانشان رودريغيز ، كلية غرينيل
اقرأ المزيد:
لا يعمل المؤلفون على الأسهم أو استشارةها أو تلقيها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.