8 طرق نعرف أن الثقوب السوداء موجودة بالفعل

بالعربي/ قد تبدو الثقوب السوداء مثل الخيال العلمي ، ولكن هناك أدلة مهمة تثبت أنها حقيقية.

من بين جميع المفاهيم البعيدة في علم الفلك ، قد تكون الثقوب السوداء هي الأغرب. منطقة من الفضاء حيث تكون المادة معبأة بإحكام بحيث لا يمكن لأي شيء ، ولا حتى الضوء نفسه ، الهروب ، تقدم هذه العملاقة المظلمة احتمالًا مرعبًا جدًا أيضًا. مع انهيار كل القواعد الطبيعية للفيزياء بداخلها ، من المغري اعتبار الثقوب السوداء مادة من الخيال العلمي. ومع ذلك ، هناك الكثير من الأدلة – المباشرة وغير المباشرة – على أنها موجودة بالفعل في الكون.

“التنبؤ القوي” لأينشتاين

كاحتمال نظري ، تنبأ كارل شوارزشيلد بالثقوب السوداء في عام 1916 ، حيث وجدها نتيجة حتمية لنظرية النسبية العامة لأينشتاين . بعبارة أخرى ، إذا كانت نظرية أينشتاين صحيحة – وكل الأدلة تشير إلى أنها صحيحة – فلا بد من وجود الثقوب السوداء. تم وضعهم بعد ذلك على أرض أكثر صلابة من قبل روجر بنروز وستيفن هوكينج ، الذين أظهروا أن أي جسم ينهار إلى ثقب أسود سيشكل حالة فردية حيث تنهار القوانين التقليدية للفيزياء ، وفقًا لجامعة كامبريدج . أصبح هذا مقبولًا على نطاق واسع لدرجة أن Penrose حصل على نصيب في جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020 “لاكتشاف أن تشكل الثقب الأسود هو تنبؤ قوي للنظرية النسبية العامة.”

انفجارات أشعة جاما

في الثلاثينيات من القرن الماضي ، نظر عالم الفيزياء الفلكية الهندي سوبرامانيان شاندراسيخار إلى ما يحدث للنجم عندما استهلك كل وقوده النووي ، وفقًا لوكالة ناسا . وجد أن النتيجة النهائية تعتمد على كتلة النجم. إذا كان هذا النجم كبيرًا حقًا ، على سبيل المثال 20 كتلة شمسية ، فإن قلبه الكثيف – الذي قد يكون في حد ذاته أكبر بثلاث مرات أو أكثر من كتلة الشمس – ينهار على طول الطريق إلى ثقب أسود ، وفقًا لوكالة ناسا. يحدث الانهيار النهائي للنواة بسرعة مذهلة ، في غضون ثوانٍ ، ويطلق كمية هائلة من الطاقة على شكل انفجار أشعة جاما. يمكن لهذا الانفجار أن يشع قدرًا من الطاقة في الفضاء مثل ما ينبعث منه نجم عادي طوال حياته. وقد رصدت التلسكوبات الموجودة على الأرض العديد من هذه الانفجارات ، والتي يأتي بعضها من مجرات تبعد بلايين السنين الضوئية. حتى نتمكن من رؤية الثقوب السوداء وهي تولد.

موجات الجاذبية

لا توجد الثقوب السوداء دائمًا في عزلة – أحيانًا تحدث في أزواج ، تدور حول بعضها البعض. عندما يفعلون ذلك ، يخلق تفاعل الجاذبية بينهم تموجات في الزمكان ، والتي تنتشر للخارج على شكل موجات جاذبية – وهو توقع آخر لنظرية النسبية لأينشتاين. مع وجود مراصد مثل مرصد موجات الجاذبية بالليزر و Virgo ، لدينا الآن القدرة على اكتشاف هذه الموجات ، حسبما أفاد موقع Live Science الشقيق لـ ProfoundSpace.org. تم الإعلان عن الاكتشاف الأول ، الذي اشتمل على اندماج ثقبين أسودين ، في عام 2016 ، وتم إجراء المزيد منذ ذلك الحين. مع تحسن حساسية الكاشف ، يتم اكتشاف أحداث أخرى لتوليد الموجات إلى جانب عمليات اندماج الثقوب السوداء – مثل الاصطدام بين ثقب أسود ونجم نيوتروني ، والذي حدث بعيدًا عن مجرتنا على مسافة 650 مليون إلى 1.5 مليار ضوء- سنوات من الأرض ، حسبما ذكرت لايف ساينس .

رفيق غير مرئي

قد تكون الأحداث قصيرة العمر وذات الطاقة العالية التي تنتج انفجارات أشعة غاما وموجات الجاذبية مرئية في منتصف الطريق عبر الكون المرئي ، ولكن بالنسبة لمعظم حياتهم ، فإن الثقوب السوداء ، بحكم طبيعتها ، ستكون غير قابلة للكشف تقريبًا. حقيقة أنها لا تصدر أي ضوء أو إشعاع آخر تعني أنها يمكن أن تكون كامنة في جوارنا الكوني دون أن يدرك علماء الفلك ذلك. هناك طريقة مؤكدة واحدة لاكتشاف الوحوش المظلمة ، وذلك من خلال تأثيرات الجاذبية على النجوم الأخرى. عند مراقبة النظام الثنائي العادي المظهر ، أو زوج من النجوم المدارية ، والمعروف باسم HR 6819 في عام 2020 ، لاحظ علماء الفلك شذوذًا في حركة النجمين المرئيين لا يمكن تفسيره إلا إذا كان هناك جسم ثالث غير مرئي تمامًا. عندما قاموا بعمل كتلته – على الأقل أربعة أضعاف كتلة الشمس – عرف الباحثون أنه لم يتبق سوى احتمال واحد. كان لابد أن يكون ثقبًا أسود – أقرب ثقب تم اكتشافه إلى الأرض ، على بعد ألف سنة ضوئية داخل مجرتنا ، مثلذكرت لايف ساينس .

رؤية الأشعة السينية

ظهر أول دليل رصدي لثقب أسود في عام 1971 ، وجاء هذا أيضًا من نظام نجمي ثنائي داخل مجرتنا. يُطلق على النظام المسمى Cygnus X-1 ، بعضًا من ألمع الأشعة السينية في الكون. لا تنبثق هذه من الثقب الأسود نفسه ، أو من نجمه المرئي المرئي – وهو ضخم ، تبلغ كتلته 33 ضعف كتلة شمسنا ، وفقًا لوكالة ناسا .. بدلاً من ذلك ، يتم تجريد المادة باستمرار من النجم العملاق وسحبها إلى قرص تراكم حول الثقب الأسود ، ومن قرص التراكم هذا ، كما قالت ناسا ، تنبعث الأشعة السينية. كما فعلوا مع HR 6819 ، يمكن لعلماء الفلك استخدام حركة النجوم المرصودة لتقدير كتلة الجسم غير المرئي في Cygnus X-1. أفادت Live Science أن أحدث الحسابات وضعت الجسم المظلم عند 21 كتلة شمسية مركزة في مساحة صغيرة بحيث لا يمكن أن يكون أي شيء آخر غير ثقب أسود .

الثقوب السوداء الهائلة

بالإضافة إلى الثقوب السوداء التي نشأت من خلال الانهيار النجمي ، تشير الدلائل إلى أن الثقوب السوداء الهائلة ، كل ملايين أو حتى بلايين من الكتل الشمسية ، كانت كامنة في مراكز المجرات منذ وقت مبكر من تاريخ الكون . في حالة ما يسمى بالمجرات النشطة ، فإن الدليل على هذه الأجسام الثقيلة مذهل. وفقًا لوكالة ناسا ، فإن الثقوب السوداء المركزية في هذه المجرات محاطة بأقراص تراكمية تنتج إشعاعًا شديدًا في جميع الأطوال الموجية للضوء. لدينا أيضًا دليل على أن مجرتنا بها ثقب أسود في مركزها. هذا لأننا نرى النجوم في تلك المنطقة تدور بسرعة كبيرة – تصل إلى 8٪ من سرعة الضوء– يجب أن يدوروا حول شيء صغير وضخم للغاية. تشير التقديرات الحالية إلى أن الثقب الأسود المركزي لمجرة درب التبانة يقارب 4 ملايين كتلة شمسية.

سباغيتيتيفيشن

دليل آخر على وجود الثقوب السوداء هو … السباغيتيت. قد تتساءل ما هو السباغيتيت؟ هذا ما يحدث عندما تسقط في ثقب أسود ، وهو أمر لا يحتاج إلى تفسير. تتمدد إلى خيوط رفيعة بفعل قوة الجاذبية الشديدة للثقب الأسود. لحسن الحظ ، من غير المحتمل أن يحدث هذا لك أو لأي شخص تعرفه ، ولكن قد يكون مصير نجم يتجول بالقرب من ثقب أسود هائل ، حسبما أفاد موقع Live Science . في أكتوبر 2020 ، شهد علماء الفلك هذا التمزيق – أو على الأقل رأوا وميضًا من الضوء من نجم سيئ الحظ أثناء تمزقه. لحسن الحظ ، لم تحدث عملية الإسباجيتيتينج في أي مكان بالقرب من الأرض ، ولكن بدلاً من ذلك في مجرة ​​تبعد 215 مليون سنة ضوئية.

وأخيرا – صورة مباشرة

حتى الآن لدينا الكثير من الأدلة غير المباشرة المقنعة على الثقوب السوداء: رشقات من الإشعاع أو موجات الجاذبية ، أو التأثيرات الديناميكية على الأجسام الأخرى ، والتي لا يمكن أن تنتج عن أي جسم آخر معروف للعلم. لكن النقطة الفاصلة جاءت في أبريل 2019 ، على شكل صورة مباشرة للثقب الأسود الهائل في وسط المجرة النشطة ميسييه 87. تم التقاط هذه الصورة المذهلة بواسطة Event Horizon Telescope – اسم مضلل قليلاً ، لأنه يتكون من شبكة كبيرة من التلسكوبات منتشرة في جميع أنحاء العالم بدلاً من أداة واحدة. وفقًا لوكالة ناسا ، كلما زاد عدد التلسكوبات التي يمكنها المشاركة ، وكلما تباعدت المسافات ، كانت جودة الصورة النهائية أفضل. تظهر النتيجة بوضوح الظل الداكن للثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 6.5 مليار كتلة شمسية مقابل التوهج البرتقالي لقرص التراكم المحيط به ، وفقًا لما أوردته Live Science .

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com