أعنف 10 أشياء تعلمناها عن الثقوب السوداء في عام 2021

بالعربي/ كل ما تعلمناه عن الثقوب السوداء .

يمكن للعلماء الذين يدرسون الثقوب السوداء أن يطمئنوا إلى أن مجالهم سيقدم نتائج مذهلة ومثيرة للعقل ، عامًا بعد عام. وعام 2021 لم يكن استثناءً ، مع العديد من النتائج الجديدة المثيرة فيما يتعلق بوحوش الجاذبية الغريبة. هنا ، نلقي نظرة على اكتشافات الثقوب السوداء الأكثر جاذبية لهذا العام وكيف طورت فهمنا للكون. 

أسرع ثقب أسود في الدوران 

حتى أفضل الثقوب السوداء التي تمت دراستها لا تزال تقدم مفاجآت. في فبراير ، راجع الفيزيائيون تقديراتهم لخصائص الوحش الكوني الموجود في قلب نظام Cygnus X-1 ، والذي صادف أنه أول ثقب أسود تم تأكيد وجوده على الإطلاق. اكتشف الثقب الأسود Cygnus X-1 ، الذي اكتشف في الأصل منذ ما يقرب من 60 عامًا ، أنه أكبر بنسبة 50٪ مما كان يُعتقد سابقًا ، مما يجعل كتلته تبلغ 21 ضعف كتلة الشمس ، ويدور بسرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء ، مسجلاً رقمًا قياسيًا جديدًا للأسود دوران الحفرة. يقع الثقب الأسود في Cygnus X-1 على بعد حوالي 7200 سنة ضوئية ويستهلك ببطء نجمًا أزرقًا رفيقًا عملاقًا ، مما يوفر للباحثين رؤى جديدة حول مثل هذه العمليات. 

نجم سباجيتيتيد شوهد ومحاكاته

عندما يتجول نجم قريبًا جدًا من حافة الثقب الأسود ، فإن قوى الجاذبية ستفصله عن بعضه البعض إلى خيوط طويلة يتم امتصاصها أسفل فجوة الثقب الأسود. هذه العملية ، المعروفة باسم “السباغيتيشن” ، تنتج الضوء مع تسخين المادة النجمية عن طريق الاحتكاك ، مما يسمح للفلكيين بالتقاط الفعل المروع بكل مجدها. في مايو ، اكتشف الباحثون لأول مرة نجمًا يتم تقطيعه والتهامه بهذه الطريقة بواسطة ثقب أسود تزن كتلة مذهلة تبلغ 30 مليون ضعف كتلة الشمس ويقع في وسط مجرة ​​على بعد 750 مليون سنة ضوئية من الأرض . بالإضافة إلى التقاط بيانات مهمة حول السباغيتي ، ساعدت الملاحظات العلماء على إنشاء تصور مذهل لابتلاع النجوم.

يثبت LIGO أن هوكينغ على حق 

في يونيو ، شاهد باحثون في مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) اثنين من الثقوب السوداء العملاقة يندمجان في كيان واحد وقاموا بتحليل التموجات في نسيج الزمكان الذي يُطلق عليه موجات الجاذبية التي تم إنشاؤها أثناء تصاعد الثقوب السوداء تجاه بعضها البعض على ارتفاع سرعة. ووجدوا أن مساحة سطح الثقب الأسود الناتج كانت أكبر من مساحة السطحين الأوليين مجتمعين. بالإضافة إلى توفير بيانات مذهلة ، تساعد النتائج في إثبات تخمين عام 1971 من عالم الفيزياء الفلكية البريطاني ستيفن هوكينج المعروف باسم نظرية منطقة الثقب الأسود. تنص النظرية على أنه من المستحيل أن تتناقص مساحة سطح الثقب الأسود بمرور الوقت ، وقد اشتق هوكينغ باستخدام نظرية أينشتاين للنسبية العامة.وكذلك فهمه للإنتروبيا. بينما كانت النتائج انتصارًا لهوكينج ، إلا أنها تركت الفيزيائيين في حيرة من أمرهم. وفقًا لميكانيكا الكم ، يجب أن تكون الثقوب السوداء قادرة على الانكماش والتبخر ، وبالتالي ليس من الواضح كيفية مواءمة ذلك مع قانون هوكينج الذي يجب أن تزداد فيه مساحة سطحها دائمًا. 

اندماج الثقب الأسود والنجم النيوتروني

كان لدى LIGO مجموعة من نتائج الثقب الأسود لتقديمها في يونيو ، عندما أعلن الباحثون الذين يعملون مع المنشأة أنهم ، لأول مرة ، كانوا واثقين من أنهم رأوا ثقوبًا سوداء تندمج مع كيانات مدمجة تسمى النجوم النيوترونية. إلى جانب الثقوب السوداء ، تعتبر النجوم النيوترونية إحدى النتائج النهائية المحتملة لموت نجم ضخم ، عندما ينفجر النجم على شكل مستعر أعظم ويترك وراءه بقايا. في حين أن LIGO قد رأى في السابق تلميحات عن اندماجات محتملة بين الثقب الأسود والنجوم النيوترونية ، إلا أن إشارتين أثبتتا بشكل قاطع حدوث عمليات الاندماج هذه حتى هذا العام. حدث كلا الاكتشافين في يناير 2020 ، بفاصل 10 أيام تقريبًا. الأولى تضمنت ثقبًا أسود كتلته ستة أضعاف كتلة الشمس يلتهم نجمًا نيوترونيًا يساوي مرة ونصف كتلة الشمس ، في حين تضمن الثاني ثقبًا أسود كتلته تسعة أضعاف كتلة الشمس ونجم نيوتروني يبلغ ضعف كتلته ضعف كتلة الشمس. الشمس.

الثقب الأسود المبكر يفجر عاصفة

تحتوي كل مجرة ​​معروفة تقريبًا على ثقب أسود هائل في مركزها ، مما يشير إلى وجود علاقة وثيقة بين الكيانين الكونيين. لكن العلماء ما زالوا لا يفهمون كيف يؤثر الثقب الأسود على مضيفه المجري. أظهرت الأبحاث التي صدرت في يونيو / حزيران أن رياحًا عالية السرعة تهب من مجرة ​​عمرها 13 مليار عام ، وهي مجرة ​​قديمة قدم الكون نفسه تقريبًا. هذا هو أول مثال تم اكتشافه للرياح المجرية ، والتي تنفجر من الثقوب السوداء الهائلة لأنها تستهلك الغاز والغبار المحيطين. علاوة على ذلك ، فإن الرياح القوية – التي تسافر بسرعة 1.1 مليون ميل في الساعة (1.8 مليون كم / ساعة) – تتحرك بسرعة كافية لدفع المواد في جميع أنحاء المجرة ومن المحتمل أن تعيق تشكل النجوم. هذا يشير إلى أن المجرات وثقوبها السوداء لها روابط قديمة وضيقة للغاية.  

أصداء الضوء تثبت أن أينشتاين كان على حق

لم يكن ستيفن هوكينج الوحيد الذي حقق انتصارات الثقب الأسود هذا العام. في يوليو ، التقط علماء الفلك أشعة سينية تنطلق من ثقب أسود هائل في وسط مجرة ​​حلزونية تسمى Zwicky ، والتي تبعد 1.8 مليار سنة ضوئية. لم يكتشف الباحثون الضوء القادم من مقدمة الثقب الأسود فحسب ، بل تمكنوا أيضًا من العثور على أصداء غريبة للضوء لم يتمكنوا من وضعها في البداية. تبين أنها نشأت من الجزء الخلفي من الثقب الأسود ، مما يعني أن الكيان الضخم كان يشوه نسيج الزمكان لدرجة أنه تم سحب الضوء من جانب واحد من الثقب الأسود إلى الجانب الآخر. هذه العملية هي بالضبط ما يمكن توقعه من نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، ولكن حتى الآن لم يتم اكتشافها بشكل قاطع.

يمكن للأجانب استخدام قوة الثقب الأسود

العلماء ليسوا فوق التخمين ، طالما أن تخميناتهم تستند إلى البيانات ذات الصلة. في أغسطس ، اقترح فريق من علماء الفلك في تايوان أن الكائنات الفضائية التكنولوجية ربما تحصد الطاقة من الثقوب السوداء باستخدام هياكل عملاقة افتراضية تُعرف باسم كرات دايسون التي تحيط بالنجم. على الرغم من اعتبار الثقوب السوداء مظلمة ، فإنها تصدر كميات كبيرة من الطاقة لأنها تتغذى على المواد المحيطة ، والتي ترتفع درجة حرارتها وتشع على شكل ضوء. تساءل علماء الفلك عما إذا كان يمكن لنوع من خارج كوكب الأرض وضع منصات مدارية مغطاة بشيء يشبه الألواح الشمسية حول ثقب أسود لامتصاص انفجاراته النشطة. نظرًا لأن الثقوب السوداء أصغر من النجوم ، فإن هذا سيسمح للأجانب بالتوفير في مواد البناء ، ويحتمل أن يسمح لهم بجمع كميات هائلة من الطاقة. 

قد تستقر الثقوب السوداء المتجولة في مجرتنا

يمكن أن يكون هناك ما يقرب من 12 ثقبًا أسودًا هائلاً غير مرئي على أطراف مجرة درب التبانة . كان هذا هو الحل في أغسطس ، عندما أصدر الباحثون نتائج محاكاة جديدة لتصادم المجرات. خلال مثل هذه الأحداث الضخمة ، يمكن أن تتسبب قوى الجاذبية في إحداث ثقوب سوداء هائلة ، تزن ملايين أو بلايين المرات من وزن الشمس ، لتطير وتتجول في أعماق الكون الغامقة. قد تستقر بعض هذه المجرات لاحقًا في هالات المجرات مثل مجرتنا ، حيث يُتوقع أن تستضيف مجرة ​​بحجم مجرة ​​درب التبانة حوالي 12 مجرة ​​في المتوسط. يأمل علماء الفلك في معرفة كيفية البحث عن هؤلاء العمالقة الضائعين لمعرفة ما إذا كانت عمليات المحاكاة الخاصة بهم صحيحة.

رصد أقرب زوجين من الثقب الأسود

في ديسمبر ، التقطت التلسكوبات دليلاً على أقرب زوج من الثقوب السوداء لكوكبنا ، ثنائي يدور حول بعضهما البعض على بعد حوالي 89 مليون سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الدلو. يقع زوج الثقب الأسود السابق الذي يحمل الرقم القياسي على بُعد خمس مرات من هذا الزوج ، مما يعني أن العلماء لديهم الفرصة لدراسة مثل هذه الأنظمة بتفاصيل أكبر من ذي قبل. كلا العضوين في الثنائي ثقيل الوزن – فالأكبر له كتلة تقارب 154 مليون شمس ، بينما الأصغر هو 6.3 مليون مرة أكبر من نجمنا. إنهم يدورون حول بعضهم البعض بفاصل لا يتجاوز 1600 سنة ضوئية ، وهو مبلغ ضئيل من الناحية الكونية وسجل آخر ، مما يشير إلى أنهم سوف يندمجون في ثقب أسود واحد عملاق بعد 250 مليون سنة من الآن.

ثقب أسود كبير جدًا بالنسبة لمجرته

يبدو أن مجرة ​​صغيرة تدور حول مجرتنا على مسافة حوالي 820.000 سنة ضوئية تحتوي على شذوذ. تحتوي مجرة ​​Leo I dwarf galaxy ، وهي أصغر بمقدار 50 مرة من مجرة ​​درب التبانة ، على ثقب أسود كبير الحجم ، له نفس كتلة الثقب الأسود في مركز مجرة ​​درب التبانة. يحير علماء الفلك حول كيفية تواجد مثل هذا الثقب الأسود الكبير في مثل هذه المجرة الصغيرة. قالت ماريا خوسيه بوستامانتي ، خريجة دكتوراه في علم الفلك في جامعة تكساس في أوستن ، في بيان: “لا يوجد تفسير لهذا النوع من الثقب الأسود في المجرات الكروية القزمية”. إن معرفة ما يعنيه هذا بالضبط لكل من الثقب الأسود وتطور المجرات يجب أن ينتظر السنوات القادمة. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com