ما هي الثقوب السوداء؟
الثقوب السوداء هي أجسام كونية ضخمة. يكاد يكون من المستحيل رؤيتهم بسبب
الثقوب السوداء ليست كرات سوداء كما تعودنا على رؤيتها. إنها شفافة ولكنها تترك ظلًا أسود. إنه ليس حتى ثقبًا ، ولكنه ممتص كروي لكل ما يقع تحت تأثير جاذبيته.
كيف تنشأ الثقوب السوداء؟
النجوم التي تتجاوز كتلة وحجم شمسنامرات عديدة ، في نهاية حياتهم ، ينفجرون ويشكلون إما نجمًا نيوترونيًا ، أو يبدأون في الانكماش بقوة ، كما لو كانوا "يسقطون" إلى الداخل ، ويتناقص حجمهم بسرعة عند كتلة ثابتة. تصبح كثافة المادة عند نقطة قابلة للانضغاط عالية جدًا ، على التوالي ، تزداد الجاذبية بشكل كبير. عندما يصبح حجم النجم صغيرا جدا وتكون كثافته عالية جدا في مكان واحد ، فإنه "ينخفض" إلى الداخل ، مما ينتج عنه ثقب أسود.
سيكون الثقب الأسود ، على سبيل المثال ، بكتلة شمس واحدة أصغر في الحجم من نجمنا.
ومع ذلك، النجوم الصغيرة مثل شمسنالن تتحول إلى ثقب أسود في نهاية دورة حياتها، فكتلتها غير كافية حتى لحدوث انفجار وتكوين مستعر أعظم. سيكون هناك انفجار بالطبع، ولكن في المرحلة النهائية تتحول النجوم الصغيرة إلى أقزام بيضاء - نجوم صغيرة جدًا وساخنة، والتي ستتلاشى أيضًا قريبًا.
نحن نعرف حاليًا أربع طرق مختلفة تتشكل بها الثقوب السوداء.
- أفضل دراسة هي تلك المرتبطة بالنجمانهيار. يشكل النجم الكبير بشكل كافٍ ثقبًا أسود بعد توقف اندماجه النووي ، لأن كل ما يمكن تصنيعه بالفعل قد تم تصنيعه. عندما يتوقف الضغط الناتج عن الاندماج ، تبدأ المادة في السقوط نحو مركز الجاذبية الخاص بها ، وتصبح أكثر كثافة. في النهاية ، تصبح كثيفة للغاية بحيث لا يمكن لأي شيء التغلب على تأثير الجاذبية على سطح النجم: هكذا يولد الثقب الأسود. تسمى هذه الثقوب السوداء "الثقوب السوداء ذات الكتلة الشمسية" وهي الأكثر شيوعًا.
- النوع الشائع التالي من الثقب الأسودهي "ثقوب سوداء فائقة الكتلة" يمكن العثور عليها في مراكز العديد من المجرات ولها كتل أكبر بمليار مرة من الثقوب السوداء الشمسية. لم يُعرف بعد على وجه اليقين كيف يتم تشكيلها بالضبط. يُعتقد أنها بدأت ذات مرة كثقوب سوداء ذات كتلة شمسية ابتلعت العديد من النجوم الأخرى في مراكز مجرات مكتظة بالسكان ونمت. ومع ذلك ، يبدو أنهم يمتصون المادة بشكل أسرع مما تقترحه هذه الفكرة البسيطة ، وكيف أنهم يفعلون ذلك بالضبط لا يزال مسألة بحث.
- كانت الفكرة الأكثر إثارة للجدل هي الثقوب السوداء البدائية ،التي كان من الممكن أن تكون قد تشكلت من خلال أي كتلة تقريبًا في تقلبات الكثافة الكبيرة في الكون المبكر. في حين أنه من الممكن ، من الصعب العثور على نموذج ينتجها دون الإفراط في إنشائها.
- أخيرًا ، هناك فكرة أن الهادرون الكبيريمكن أن يشكل المصادم ثقوبًا سوداء صغيرة بكتل قريبة من كتلة بوزون هيغز. هذا يعمل فقط إذا كان الكون لدينا أبعاد إضافية. حتى الآن ، لم يكن هناك تأكيد لصالح هذه النظرية.
ما هو حجم الثقوب السوداء؟
يمكنك أن تتخيل أفق الثقب الأسود على شكل كرة، وسيكون قطرها متناسبًا طرديًا مع كتلة الثقب الأسود. لذلك، كلما زادت الكتلة التي تسقط في الثقب الأسود، أصبح الثقب الأسود أكبر.
بالمقارنة مع الأجسام النجمية ، الثقوب السوداءصغيرة جدًا لأن الكتلة مضغوطة إلى أحجام صغيرة جدًا تحت تأثير ضغط الجاذبية الذي لا يقاوم. نصف قطر الثقب الأسود بكتلة كوكب الأرض ، على سبيل المثال ، هو بضعة ملليمترات فقط. وهذا يقل بمقدار 10000.000.000 مرة عن نصف القطر الحالي للأرض.
يُطلق على نصف قطر الثقب الأسود نصف قطر شوارزشيلد نسبة إلى كارل شوارزشيلد ، الذي استنتج الثقوب السوداء لأول مرة كحل لنظرية النسبية العامة لأينشتاين.
أين الثقوب السوداء؟
غالبًا ما توجد في وسط المجرات.لديهم قوة جذب كبيرة ، بفضلهم تمكنوا من إبقاء الأنظمة النجمية على مسافة كبيرة جدًا ، مكونين المجرات التي نعرفها اليوم.
يوجد أيضًا في مركز مجرتنا درب التبانةثقب أسود هائل يسمى القوس A *. إنها أثقل 4.02 مليون مرة من الشمس ، ونصف قطرها ≈ 45 وحدة فلكية (وحدة فلكية واحدة = مسافة واحدة من الأرض إلى الشمس).
وبالإضافة إلى الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرة، هناك أيضًا ثقوب "محلية" تتشكل بعد موت النجوم الضخمة.
ماذا يوجد بداخل الثقب الأسود؟
لا أحد يعرف على وجه اليقين.تتنبأ النسبية العامة بوجود متفردة في الثقب الأسود، وهو مكان تصبح فيه قوى المد كبيرة بلا حدود، وبمجرد تجاوز أفق الحدث، لا يمكنك الذهاب إلى أي مكان آخر غير المتفردة. وعليه، فمن الأفضل عدم استخدام النظرية النسبية العامة في هذه الأماكن - فهي ببساطة لا تعمل. لمعرفة ما يحدث داخل الثقب الأسود، نحتاج إلى نظرية الجاذبية الكمومية. ومن المقبول عمومًا أن هذه النظرية ستستبدل التفرد بشيء آخر.
لماذا توجد أكوان داخل الثقب الأسود؟
هناك العديد من الثقوب السوداء الافتراضية -بشحنة كهربائية أو بدونها ، دوارة أو ثابتة ، محاطة بمادة أو تطفو في مكان فارغ. ربما توجد بعض هذه الثقوب السوداء الافتراضية في كوننا. على سبيل المثال ، الثقب الأسود الدوار المحاط بمواد متساقطة هو نوع شائع إلى حد ما من هذه الأجسام.
لكن بعض الأنواع الأخرى من الثقوب السوداءنظري بحت. يمكن وصف سلوكهم وخصائصهم بالاعتماد فقط على الأساليب الرياضية. أحد هذه الأجسام هو ثقب أسود مشحون كهربائيًا محاطًا بمساحة مضادة. هذا النوع من الفضاء له انحناء هندسي سلبي ثابت ويشبه السرج في الشكل.
لا يوجد مثل هذا الفضاء في كونناموجود ، لكن وجوده نظريًا يفتح العديد من التأثيرات المثيرة للاهتمام التي يمكن التحقيق فيها. أحد الأسباب التي تجعل هذا الأمر يستحق التحقيق هو أن الثقوب السوداء المشحونة لديها الكثير من القواسم المشتركة مع الثقوب السوداء الدوارة الموجودة في كوننا.
ووجد مؤلفو الدراسة الجديدةأنه عندما تصبح مثل هذه الثقوب السوداء باردة نسبيًا، فإنها تخلق "ضبابًا" من الحقول الكمومية حول سطحها. وعلى سطح الجسم، يتم دعم هذا الضباب بواسطة جاذبية الثقب الأسود، ولكن يتم دفعه إلى الخارج بواسطة المجال الكهربائي. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل وسيلة فائقة التوصيل في مثل هذا الضباب. بالإضافة إلى أفق الحدث المعتاد، تمتلك هذه الثقوب السوداء أيضًا أفقًا داخليًا. وبفضل هذا، يمكن اختراق الثقوب السوداء المشحونة دون أن تتمزق إلى ذرات.
لقد أظهر العلماء أنه على الجانب الآخر من المشحونةتأثيرات غامضة للثقب الأسود يمكن أن تنتظرك. وجد الباحثون أن المناطق الأعمق للثقب الأسود فائق التوصيل يمكن أن تمثل كونًا متوسعًا - مكانًا يمكن للفضاء أن يمتد ويتشوه بمعدلات مختلفة في اتجاهات مختلفة.
وعلاوة على ذلك، اعتمادامن درجة حرارة الثقب الأسود في بعض هذه المناطق من الفضاء يمكن أن تسبب جولة جديدة من التذبذبات، والتي ستؤدي بعد ذلك إلى إنشاء قسم آخر من الفضاء المتوسع، والذي سيسبب جولة جديدة من التذبذبات، والتي ستخلق بعد ذلك منطقة جديدة قسم من الفضاء المتوسع، وهكذا إلى ما لا نهاية. سيكون هذا كونًا كسوريًا صغيرًا، يكرر نفسه إلى ما لا نهاية مع انخفاض في الحجم.
اقرأ أيضا
في اليوم الثالث من المرض ، يفقد معظم مرضى COVID-19 حاسة الشم لديهم وغالبًا ما يعانون من سيلان الأنف
شاهد أقرب لقطات لسطح الشمس
تبين أن نهر Doomsday الجليدي أكثر خطورة مما اعتقد العلماء. نقول الشيء الرئيسي