الرئيسية
الثقوب السوداء
منذُ وجد الإنسان وهذه السماء تسيطر على تفكيره وهي الحلم الذي يتمنى أن يعيشه واللغز الذي يريد أن يكشف أسراره ومع تقدم العلم في خطواتهِ البطيئة تجلت لنا أسرار لم تكن تخطر في بال بشر . من اكثر هذه الأسرار إثارةً وإخافةً هي ظاهرة الثقوب السوداء التي طالما أثارت الرعب في نفوس دارسيها والباحثين عن حقيقتها وهل يعقل أن يختفي نجم من الوجود تاركا بدلا منه ثقب أسود ؟؟ منطقة من الزمان والمكان لا نعلم عنها شي ولا نستطيع أن نطبق عليها قوانيننا الفيزيائية ..... أسئلة كثيرة تدور في أذهان كل من قرأ أو سمع عن الثقوب السوداء. ما هي الثقوب السوداء ؟؟ وكيف تنشأ ؟؟ وما هي الثقوب السوداء الدودية أو الدوارة؟؟ وهل هي أبواب في السماء أو معابر إلى السماء الثانية....؟؟؟ أم هل هي بوابات لسفر عبر الزمن الحلم الذي ما زال يداعب خيالنا؟؟ وهل ما نراه في أفلام الخيال العلمي حقيقة أم مجرد أحلام؟؟ وهل صحيح أنها تتبخر ؟؟ والكثير من الأسئلة.
الثقوب السوداء هي أكثر الاسماء غرابةً في عالم الفيزياء وأكثر الظواهر إخافةً وهي نقاط رعب في السماء وكان سبب ظهور هذه الظاهره هو إكتشاف "رومر" أن للضوء سرعة محدوده وهذا الاكتشاف يطرح تساؤل لماذا لاتزيد سرعة الضوء الى سرعة أكبر كانت الأجابه لأنه قد تكون للجاذبيه تأثير على الضوء ومن هذا الأكتشاف كتب "جون مينشل " عام 1783 مقالاً أشار فيه إلى أنه قد يكون لنجم الكثيف المتراص جاذبيه شديدة جداً ،إلى أن الضوء لا يمكنه الإفلات منها . فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية، واقترح أيضاً وجود نجوم عديدة من هذه النجوم ،مع أننا لا يمكننا أن نرى الضوء لأنها لا تبعثه إلا أننا نستطيع تلمس جاذبيتها. وهذه النجوم ما نسميه "بالثقوب السوداء " . فهي فجوات في الفضاء، وأهملت هذه الأفكار لان نظريه الموجات للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت لأنها تتوافق مع فيزياء "نيوتن " ولم تأت نظريه متماسكة عن كيفية تأثر الضوء بالجاذبية إلا يوم عرض" آينشتاين " النسبية العامة 1915 م . ولم يفهم ما تحتويه النسبية من مضامين إلا بعد فترة طويلة بالنسبة لنجوم الكبيرة .
ي البداية سنوضح الدورة الحياتية لنجوم .فالنجم يتكون عندما تأخذ كم كمية من الغازات غالباً تكون من الهيدروجين بالتجمع والتهافت والانخساف على بعضها البعض تحت جاذبية ومع هذا التقلص يزداد تصادم الغازات فيما بينها بسر عات كبيره و يسخن الغاز حتى يصبح حار جداً إلى درجة أن تندمج ذرات الهيدروجين عند تصادمها لتكونّ الهليوم ،وهذا التفاعل يشبه القنبلة الهيدروجينية وهي التي تجعل النجم مشع وان هذه الحرارة تزيد من ضغط الغازات إلى أن يصبح كافياً لتوازن مع التجاذب التثاقلي فيتوقف الغاز عن التقلص وتبقى النجوم مستقرة فترة طويلة حيث تعادل حرارة التفاعلات النووية مع قوة التجاذب التثاقلي(أي انه يكون في حالة توازن توقفه عن الانخساف مثل التوازن بين الجاذبيه والقوه الطارده المركزيه) ولكن في النهاية ينضب الهيدروجين من النجم وغيره من الوقود الأخر . فكلما كانت كمية الوقود كبيرةً عند ولادة النجم كان نضوبه أسرع لأنه كلما كانت كتلة النجم كبيره وجب أن تكون حرارته عالية من أجل مقاومة تجاذبه التثاقلي وكلما كانت حرارته عالية كان أسرع استهلاك للوقود . ولأن شمسنا من النجوم المتوسطة فإنه على الأقل يوجد بها وقود يكفي خمسة آلاف مليون سنه فقط !! وعندما ينضب الوقود فإن النجم يبدأ في التبرد وبالتالي بالتقلص . حسب " تشاندرا زيخار" كم يمكن أن يكون حجم النجم ضخم ويستطيع مقاومة جاذبيته الذاتية بعد أن يكون قد استهلك كامل وقوده. فعندما يكون النجم صغيراً تقترب جسيمات المادة من بعضها البعض كثيراً ووفقاً لمبدأ "باولي " في الاستبعاد يجب أن تكون سر عات الجسيمات متفاوتة جداً وهذا يجعلها تتنافر وبالتالي يتمدد النجم وهكذا يستقر النجم على حجم (( نصف قطره )) ثابت وهكذا تتعادل الجاذبية كما كانت عند بداية النجم أدرك (تشاندرا زيخار)أن هناك حدود للتنافر الذي يقدمه مبدأ الاستبعاد.فالنسبية تحدد الفارق الأقصى بين السر عات التي بين الجسيمات في النجم بسرعة الضوء وبذلك يصبح النجم كثيفا بما فيه الكفاية و يكون التنافر اقل من قوة الجاذبية حسب (تشاندرا زيخار)الكتلة التي لا يمكن للنجم مقاومة جاذبيته وتعرف بحدود (تشاندرا زيخار)وكانت هذه ألا فكار لها مفاهيم حول مصير النجوم
1-.إذا كانت كتلة النجم دون حدود(تشاندرا زيخار)قد يتوقف في النهاية عن التقلص ليستقر على شكل (قزم ابيض) و يكون ذا كثافة عالية مئات الأطنان في الانش الواحد ونشاهد عددا كبيرا من هذه النجوم البيضاء وكان أحد أول ما ا كتشف نجم يدور حول الشعرى اسطع نجم في السماء .
2- وكانت هناك نهاية أخرى محتملة لنجم عندما تكون كتلة النجم ضعف كتلة شمسنا ولكن اصغر بكثير من القزم الأبيض وتحقق هذه النجوم مبدأ تنافر الاستبعاد بين النيترونات والبروتونات اكثر منه بين الإلكترونات ولذلك سميت نجوم نيوترونية قد لا يتعدى نصف قطرها عشرة أميال أو نحوه مع كثافة عالية تعد بمئات الملايين من الأطنان في الانش الواحد ويتم التنبؤ بوجودها ولم يتمكن من مشاهدتها ولم تكتشف إلا بعد فترة طويلة .
ولكن النجوم التي تتجاوز كتلتها حدود(تشاندرا زيخار) تواجه مشكلة كبيرة عند نفاذ وقودها قد تنفجر أو تقذف بعض المادة لتخفيف كتلتها إلى مادون الحدود كي تتفادى الانسحاق بالجاذبية .كانت النتيجة مذهلة حيث أن النجم يتحول إلى نقطة حتى آينشتاين كتب مقالا أعلن فيه انه لا يمكن للنجوم أن تتقلص إلى الصفر وأهملت هذه الفكرة إلى ما بعد الحرب العالمية الثانية . وكان تصورنا لأعمال (أوبنها يمر) المكلف بالنووية في الحرب العالمية كالآتي:
يغير حقل جاذبية النجم مسارات أشعة الضوء في الزمكان ومخاريط الضوء التي تشير إلى المسارات التي تتبعها الضوء في الزمكان ومضات ضوئية تكون منحنية قليلا نحو الداخل وهذا ما اثبت عندما شُهِد انحناء الضوء عند كسوف الشمس ومع تقلص النجم تزداد الجاذبية على سطحه فتنحني المخاريط نحو الداخل بشكل كبير حتى يصعب على الضوء الإفلات من الجاذبية وبحسب النظرية النسبية لا يمكن لأي جسم السير بأسرع من الضوء إذاً لاشي يمكنه الإفلات من حقل الجاذبية إذاً لدينا منطقة من لزمان والمكان لا يمكن الإفلات منها وهذه المنطقة نسميها الثقوب السوداء وتسمى حدودها ( أفق الحدث ) .
تخيل كيف ينفجر نجم أو كيف يموت أو كيف يولد؟ بإختصار كيف يتكون ثقب اسود؟
وكي نفهم ما يحدث عند الانسحاق ونحن نراقب الحدث لابد لنا من تذكر أن الزمان ليس مطلق كما أشارت النسبية وكي نتصور ما يحدث تخيل أن مجموعة من رواد الفضاء كانوا في مركبة تدور حول نجم قبيل انسحاقه ووضعوا أحدهم على سطح النجم وكان هذا الرائد يطلق إشارات كل ثانية وكان النجم ينسحق الساعة (2) فإن أخر الثواني التي يطلق فيها الإشارات تكون أطول بالنسبة لرواد المركبة الفضائية إلا أنهم سوف ينتظرون الإشارة التي تدل على الساعة (2) إلى الأبد وهي التي تعلن انسحاق النجم لكنها لن تفلت من الجاذبية . يتدرج اللون الإشعاعي من النجم أحمر فأكثر احمرار إلى أن يعتم ولا يبقى منه إلا ثقب اسود في الفضاء إلا أن النجم يستمر في ممارسة قوة الجاذبية . ومن المعلوم أن الجاذبية تضعف كلما ابتعدنا عن النجم أي أن الجاذبية على قدمي رائد الفضاء أكبر منها على رأسه وهذا سوف يمط الرائد بشكل كبير أو يقطعه أو بالأصح سوف يكون عبارة عن مسبح من الذرات واصغر فتتابع هذه الجزيئات الصغرى في دخولها لثقب الأسود مثل " مسبحة مقطوعة.
منذُ وجد الإنسان وهذه السماء تسيطر على تفكيره وهي الحلم الذي يتمنى أن يعيشه واللغز الذي يريد أن يكشف أسراره ومع تقدم العلم في خطواتهِ البطيئة تجلت لنا أسرار لم تكن تخطر في بال بشر . من اكثر هذه الأسرار إثارةً وإخافةً هي ظاهرة الثقوب السوداء التي طالما أثارت الرعب في نفوس دارسيها والباحثين عن حقيقتها وهل يعقل أن يختفي نجم من الوجود تاركا بدلا منه ثقب أسود ؟؟ منطقة من الزمان والمكان لا نعلم عنها شي ولا نستطيع أن نطبق عليها قوانيننا الفيزيائية ..... أسئلة كثيرة تدور في أذهان كل من قرأ أو سمع عن الثقوب السوداء. ما هي الثقوب السوداء ؟؟ وكيف تنشأ ؟؟ وما هي الثقوب السوداء الدودية أو الدوارة؟؟ وهل هي أبواب في السماء أو معابر إلى السماء الثانية....؟؟؟ أم هل هي بوابات لسفر عبر الزمن الحلم الذي ما زال يداعب خيالنا؟؟ وهل ما نراه في أفلام الخيال العلمي حقيقة أم مجرد أحلام؟؟ وهل صحيح أنها تتبخر ؟؟ والكثير من الأسئلة.
الثقوب السوداء هي أكثر الاسماء غرابةً في عالم الفيزياء وأكثر الظواهر إخافةً وهي نقاط رعب في السماء وكان سبب ظهور هذه الظاهره هو إكتشاف "رومر" أن للضوء سرعة محدوده وهذا الاكتشاف يطرح تساؤل لماذا لاتزيد سرعة الضوء الى سرعة أكبر كانت الأجابه لأنه قد تكون للجاذبيه تأثير على الضوء ومن هذا الأكتشاف كتب "جون مينشل " عام 1783 مقالاً أشار فيه إلى أنه قد يكون لنجم الكثيف المتراص جاذبيه شديدة جداً ،إلى أن الضوء لا يمكنه الإفلات منها . فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية، واقترح أيضاً وجود نجوم عديدة من هذه النجوم ،مع أننا لا يمكننا أن نرى الضوء لأنها لا تبعثه إلا أننا نستطيع تلمس جاذبيتها. وهذه النجوم ما نسميه "بالثقوب السوداء " . فهي فجوات في الفضاء، وأهملت هذه الأفكار لان نظريه الموجات للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت لأنها تتوافق مع فيزياء "نيوتن " ولم تأت نظريه متماسكة عن كيفية تأثر الضوء بالجاذبية إلا يوم عرض" آينشتاين " النسبية العامة 1915 م . ولم يفهم ما تحتويه النسبية من مضامين إلا بعد فترة طويلة بالنسبة لنجوم الكبيرة .
ي البداية سنوضح الدورة الحياتية لنجوم .فالنجم يتكون عندما تأخذ كم كمية من الغازات غالباً تكون من الهيدروجين بالتجمع والتهافت والانخساف على بعضها البعض تحت جاذبية ومع هذا التقلص يزداد تصادم الغازات فيما بينها بسر عات كبيره و يسخن الغاز حتى يصبح حار جداً إلى درجة أن تندمج ذرات الهيدروجين عند تصادمها لتكونّ الهليوم ،وهذا التفاعل يشبه القنبلة الهيدروجينية وهي التي تجعل النجم مشع وان هذه الحرارة تزيد من ضغط الغازات إلى أن يصبح كافياً لتوازن مع التجاذب التثاقلي فيتوقف الغاز عن التقلص وتبقى النجوم مستقرة فترة طويلة حيث تعادل حرارة التفاعلات النووية مع قوة التجاذب التثاقلي(أي انه يكون في حالة توازن توقفه عن الانخساف مثل التوازن بين الجاذبيه والقوه الطارده المركزيه) ولكن في النهاية ينضب الهيدروجين من النجم وغيره من الوقود الأخر . فكلما كانت كمية الوقود كبيرةً عند ولادة النجم كان نضوبه أسرع لأنه كلما كانت كتلة النجم كبيره وجب أن تكون حرارته عالية من أجل مقاومة تجاذبه التثاقلي وكلما كانت حرارته عالية كان أسرع استهلاك للوقود . ولأن شمسنا من النجوم المتوسطة فإنه على الأقل يوجد بها وقود يكفي خمسة آلاف مليون سنه فقط !! وعندما ينضب الوقود فإن النجم يبدأ في التبرد وبالتالي بالتقلص . حسب " تشاندرا زيخار" كم يمكن أن يكون حجم النجم ضخم ويستطيع مقاومة جاذبيته الذاتية بعد أن يكون قد استهلك كامل وقوده. فعندما يكون النجم صغيراً تقترب جسيمات المادة من بعضها البعض كثيراً ووفقاً لمبدأ "باولي " في الاستبعاد يجب أن تكون سر عات الجسيمات متفاوتة جداً وهذا يجعلها تتنافر وبالتالي يتمدد النجم وهكذا يستقر النجم على حجم (( نصف قطره )) ثابت وهكذا تتعادل الجاذبية كما كانت عند بداية النجم أدرك (تشاندرا زيخار)أن هناك حدود للتنافر الذي يقدمه مبدأ الاستبعاد.فالنسبية تحدد الفارق الأقصى بين السر عات التي بين الجسيمات في النجم بسرعة الضوء وبذلك يصبح النجم كثيفا بما فيه الكفاية و يكون التنافر اقل من قوة الجاذبية حسب (تشاندرا زيخار)الكتلة التي لا يمكن للنجم مقاومة جاذبيته وتعرف بحدود (تشاندرا زيخار)وكانت هذه ألا فكار لها مفاهيم حول مصير النجوم
1-.إذا كانت كتلة النجم دون حدود(تشاندرا زيخار)قد يتوقف في النهاية عن التقلص ليستقر على شكل (قزم ابيض) و يكون ذا كثافة عالية مئات الأطنان في الانش الواحد ونشاهد عددا كبيرا من هذه النجوم البيضاء وكان أحد أول ما ا كتشف نجم يدور حول الشعرى اسطع نجم في السماء .
2- وكانت هناك نهاية أخرى محتملة لنجم عندما تكون كتلة النجم ضعف كتلة شمسنا ولكن اصغر بكثير من القزم الأبيض وتحقق هذه النجوم مبدأ تنافر الاستبعاد بين النيترونات والبروتونات اكثر منه بين الإلكترونات ولذلك سميت نجوم نيوترونية قد لا يتعدى نصف قطرها عشرة أميال أو نحوه مع كثافة عالية تعد بمئات الملايين من الأطنان في الانش الواحد ويتم التنبؤ بوجودها ولم يتمكن من مشاهدتها ولم تكتشف إلا بعد فترة طويلة .
ولكن النجوم التي تتجاوز كتلتها حدود(تشاندرا زيخار) تواجه مشكلة كبيرة عند نفاذ وقودها قد تنفجر أو تقذف بعض المادة لتخفيف كتلتها إلى مادون الحدود كي تتفادى الانسحاق بالجاذبية .كانت النتيجة مذهلة حيث أن النجم يتحول إلى نقطة حتى آينشتاين كتب مقالا أعلن فيه انه لا يمكن للنجوم أن تتقلص إلى الصفر وأهملت هذه الفكرة إلى ما بعد الحرب العالمية الثانية . وكان تصورنا لأعمال (أوبنها يمر) المكلف بالنووية في الحرب العالمية كالآتي:
يغير حقل جاذبية النجم مسارات أشعة الضوء في الزمكان ومخاريط الضوء التي تشير إلى المسارات التي تتبعها الضوء في الزمكان ومضات ضوئية تكون منحنية قليلا نحو الداخل وهذا ما اثبت عندما شُهِد انحناء الضوء عند كسوف الشمس ومع تقلص النجم تزداد الجاذبية على سطحه فتنحني المخاريط نحو الداخل بشكل كبير حتى يصعب على الضوء الإفلات من الجاذبية وبحسب النظرية النسبية لا يمكن لأي جسم السير بأسرع من الضوء إذاً لاشي يمكنه الإفلات من حقل الجاذبية إذاً لدينا منطقة من لزمان والمكان لا يمكن الإفلات منها وهذه المنطقة نسميها الثقوب السوداء وتسمى حدودها ( أفق الحدث ) .
تخيل كيف ينفجر نجم أو كيف يموت أو كيف يولد؟ بإختصار كيف يتكون ثقب اسود؟
وكي نفهم ما يحدث عند الانسحاق ونحن نراقب الحدث لابد لنا من تذكر أن الزمان ليس مطلق كما أشارت النسبية وكي نتصور ما يحدث تخيل أن مجموعة من رواد الفضاء كانوا في مركبة تدور حول نجم قبيل انسحاقه ووضعوا أحدهم على سطح النجم وكان هذا الرائد يطلق إشارات كل ثانية وكان النجم ينسحق الساعة (2) فإن أخر الثواني التي يطلق فيها الإشارات تكون أطول بالنسبة لرواد المركبة الفضائية إلا أنهم سوف ينتظرون الإشارة التي تدل على الساعة (2) إلى الأبد وهي التي تعلن انسحاق النجم لكنها لن تفلت من الجاذبية . يتدرج اللون الإشعاعي من النجم أحمر فأكثر احمرار إلى أن يعتم ولا يبقى منه إلا ثقب اسود في الفضاء إلا أن النجم يستمر في ممارسة قوة الجاذبية . ومن المعلوم أن الجاذبية تضعف كلما ابتعدنا عن النجم أي أن الجاذبية على قدمي رائد الفضاء أكبر منها على رأسه وهذا سوف يمط الرائد بشكل كبير أو يقطعه أو بالأصح سوف يكون عبارة عن مسبح من الذرات واصغر فتتابع هذه الجزيئات الصغرى في دخولها لثقب الأسود مثل " مسبحة مقطوعة.