ماذا يوجد داخل الثقب الاسود؟

لعلك سمعت يوما عن الثقوب السوداء وورد بخاطرك عن ماهية الثقوب السوداء؟ كيف تتكون؟ ماذا يوجد بداخلها؟ وغيرها من الاسئلة الفضولية عن اعظم مفترس كوني.

الثقب الأسود يتكون نتيجة موت نجم وتكوّن المستعر الأعظم (سوبرنوڤا) ويحدث أن تتركز كتلة النجم في منطقة صغيرة جدًا جدًا بحيث تكون كتلتها عالية جدًا؛ فتسبب انحناءًا هائلا في الزمكان ينجذب إليه كل ما يمر بجواره وما إن ينجذب أي جسم إليه فمن المستحيل أن يخرج هذا الجسم من الثقب الأسود مجددًا حتى ولو كان الضوء!

قد تكون خائفًا الآن من أن يبتلعنا ثقب أسود، اطمئن عزيزي فلكل ثقب أسود شيء ما يُدعى “أفق الحدث” ويمكن تبسيط هذا بأنه حدود ما دمت خارجها يمكنك الهروب من الثقب الأسود، لكن بمجرد أن تتخطاها فلا يمكنك الخروج أبدًا مهما حاولت، ماذا يحدث داخل هذه الحدود؟ لا أحد يعلم  بالتحديد… لكن ما نعلمه أن الزمان والمكان ينهاران ويصاحب انهيارهما انهيار قوانين الفيزياء التي نعرفها!

أما على المستوى الذري وميكانيكا الكم، فكلنا نعرف أن الإلكترون سالب الشحنة وأن البروتون موجب الشحنة. لكن هل تعلم عزيزي القارئ  أن هناك إلكترونات موجبة الشحنة —پوزيترون— وأن هناك بروتونات سالبة الشحنة —أنتيپروتون— لكن ماذا يحدث إذا ارتطم إلكترون سالب پوزيترون موجب؟ يتلاشى الاثنان و يتحولان كليًا إلى طاقة! ولا مانع في ذلك، فالكتلة والطاقة وجهان لعملة واحدة حسب معادلة اينشتاين المشهورة: E= mc²

ماذا يحدث اذا سقطت في الثقب الاسود؟

لنفترض انك واقف عند منطقة “أفق الحدث”، اول ما ستراه دائرة مظلمة جدا حول الثقب الأسود كما سترى نجوم مثل النجوم التي تراها ليلا.

كلما اقتربت من الثقب الأسود كلما زادت سرعتك، بسبب جاذبيته الشديدة، ويبدا جسمك بالتمدد الى ان يتمزق الى قطع صغيرة، وربما اذا حالفك الحظ واقتربت من أحد الثقوب الصغيرة فسيتمزق جسدك بالكامل قبل ان تصل الى منطقة افق الحدث.

اما اذا كان الثقب كبير فسيبقى جسمك كما هو حتى اذا عبرت منطقة افق الحدث،  وحالما تصل الى مركز الثقب فستسحق الى نقطة صغيرة مطلقة الكثافة.

اكبر ثقب اسود في مجرة درب التبانة

يقع اكبر ثقب بالقرب من الارض على بعد 27000 سنة ضوئية في مركز مجرة درب التبانة، و تعادل كتلته 4.1 مليون مرة من كتلة الشمس. لكن لا داعي للقلق فبسبب هذه المسافة الشاسعة لا يؤثر على النظام الشمسي.

ما هو اقرب ثقب للارض؟

اقرب الثقوب المكتشفة تقع على بعد الالاف السنين الضوئية، لا تؤثر هذه الثقوب بشكل ملحوظ على كوكبنا او على البيئة المحيطة به.

حتى الآن يقع أقرب ثقب على بعد 3000 سنة ضوئية “V616 Monocerotosis” و تعادل كتلته 9 الى 13 مرة من كتلة الشمس، ثاني أقرب ثقب هو “Cygnus X-1” ويقع على بعد 6000 سنة ضوئية  و تعادل كتلته 15 مرة من كتلة الشمس.

الثقب الثالث هو “GRO J0422 + 32” ويعتبر أصغر ثقب تم اكتشافه، ويقع على بعد 7800 سنة ضوئية.

ماذا يوجد في مركز الثقب الاسود؟

في مركز الثقب يوجد ما يسمى “بالتفرد الثقالي” حيث تتمدد الكثافة والجاذبية الى قيمة غير محدودة.

كما انها تعتبر المثوى الأخير لأي شئ يقترب من منطقة افق الحدث.

أساس مبدأ” إشعاع هوكينج”

ما زلنا على المستوى الذري، لكن هذه المرة في الفضاء الخارجي، إنه ليس فضاءً كما قد توحي الكلمة إلى خيالك، لكنه مليء بهذه الجزيئات من المادة والمادة المضادة وبمجرد تصادمهما ببعضهما البعض يُلاشي كل منهما الآخر، ولكن ماذا لو تخيلنا أنه في إحدى الحالات تتكون جزيئات المادة والمادة المضادة هذه ولكن لا تتصادم مع بعضها! هذه الحالة تحدث فعليًا بالقرب من الثقب الأسود وهي أساس مبدأ” إشعاع هوكينج”.

لنربط الأفكار ببعضها؛ إذا تكونت هذه الجسيمات بالقرب من الثقب الأسود وتحديدًا عند “أفق الحدث”— المنطقة التي إن تخطاها أي جسيم يتم ابتلاعه داخل الثقب ولا يعود أبدًا كما ذُكر آنفًا— فإن صاحب الكتلة الموجبة سيظل بالخارج، وصاحب الكتلة السالبة سيُبتلع للداخل ولا يستطيع الهروب مرة أخرى، وهكذا يتكون إشعاع هوكينج؛ جسيمات تفقد باستمرار من الثقب الأسود وتكون على شكل حرارة وضوء. نشر هوكينج ورقة بحثية في دورية Nature عام 1974 يبرهن هذه الظاهرة بأُسلوب رياضي.

لك أن تتخيل أن هذه العملية تتكرر مليارات المرات في أقل من الثانية، وإذا كنت عزيزي القارئ واقفًا في منتصف مجرتنا أمام الثقب الأسود تشاهده على المستوى الذري، فسيبدو لك أن الثقب الأسود يشع جسيمات كما تشع الأجسام الساخنة حرارة، وهذا ما يُطلَق عليه إشعاع هوكينج، إشعاع الثقب الأسود للجسيمات، وعندما سُئل ستيفن هوكينج عن هذه الظاهرة علق قائلاً: » إن الثقوب السوداء ساخنة « وهذا اكتشاف هائل يغير نظرتنا عن الثقوب السوداء، فبدلً من نظرتنا إليها على أنها النهاية لكل شيء، وهي الوحش الذي يبتلع كل شيء، أصبحنا ننظر إليها على أنها ماكينات أو آلات تمد كوننا بجسيمات أخرى جديدة وهذا يعطينا أملاً على حد قول هوكينج:

If you feel you are in a black hole, don’t give up. There’s a way out.

ستيفن هوكينج

في الرابع عشر من مارس 2018 فارق الحياة ستيفن هوكينج واحد من أعظم العقول المعاصرة في  مجال الفيزياء، وعلى الفور أصبح خبر وفاته حديث الناس على صفحات التواصل الاجتماعي، وكان أحد التعليقات التي لفتت الانتباه عندما قال أحدهم “مين ستيفن هوكينج دا يا جدعان؟ وعمل ايه عشان معرفش ؟” استجابة منا لنداء ذلك الشاب سنتناول أحد إسهامات ستيفن هوكينج في مجال الفيزياء.

أشهر إسهامات ستيفن هوكينج هي إشعاع هوكينج المختص بالثقوب السوداء لكن قبل المضي في تعريف ما هو إشعاع هوكينج سوف نقوم بتعريف بعض المبادئ أولً.

ما هي الجاذبية؟

يشرح لنا اثنان من أكبر علماء الفيزياء في التاريخ مفهوم الجاذبية، يقول نيوتن أن الجاذبية  عبارة عن تجاذب جسمين لبعضهما ولا يحتاج هذا التجاذب إلى وسط، أما ألبرت آينشتاين  فيقول لنا أن الجاذبية هي انحناء في الزمكان، الزمكان هو الزمان والمكان سويًا وهما ما يشكلان نسيج الكون وأن أي جسم يشكل انحناء بشكل ما في الزمكان على حسب كتلته.