لغز الثقوب السوداء في الفضاء

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الثقب الاسود

http://www.aljazeera.net/mritems/ima...93532_1_17.jpg

تعريف الثقب الأسود :
هو عبارة عن منطقة في الفضاء الزمكاني تكون فيها الجاذبية قوية جدا , بحيث لا يمكن أن ينفلت
منها أي ضوء أومادة أو إشارة من أي نـوع , وهذا إما يكون نتيجة انهيار نجوم عملاقة بعد أن تنتهي
عملية التوازن بين الضغط والجاذبية نتيجة حرق المواد الخفيفة وتحولها لمواد ثقيلة كالحديد ,
وإما أن يكون نتيجة تمركز كتلة كبيرة جدا من عشرات النجوم في حيز صغير نسبيا في قلب المجرة .

http://www.makphys.com/images/black_hole_x-ray.gif

ماهية الثقوب السوداء :
يتكون الثقب الأسـود البسيط غير الدوار , من نقطة تفرد مركزية تحيط بها منطقة كروية لها نصـف
قطر يسمى شعاع شوارزشيلد وفي نصف القطر هذا تكون الجاذبية قوية جدا ولا يمكن لأي شيء
الهروب منه , وتسمى حدود تلك المنطقة بـ ( أفق الحدث ) وهـي عبارة عن حدود منطقة الزمكان
( الزمان 0المكان ) التي لا يمكن الإفلات منها ,وتعمل على شكل غشا ذو اتجاه واحد وهو داخل الثقب
لا خارجه وهو مسار الضوء في الزمكان وهو يحاول الإفلات من الثقوب السوداء .
وبما انه لا شي يسـير أسرع من الضوء فان أي شي يقع في هذه المنطقة سوف يبلغ بسرعة
منطقة ذات كثافة عالية ونهاية الزمان , أي انه لا تصل معلومات ولا أي حادث ممكن حصوله داخل تلك
الحدود ( حدود أفق الحدث) والى العالم الخارجي . ومن المعروف من قوانين النسبية العامة أن المكان
والكتلة كميتان مترابطتان , فالكتلة تسبب ميل المكان وانضغاطه , والمكان يحدد مسار المادة .
ففي الفضاء العادي كلما زادت الكتلة زاد الميل , وإذا زادت الكتلة بشكل كبير جدا تصبح نهاية الميل
نقطة شاذة تكون عندها الجاذبية عالية لا يفلت منها الضوء وهي الثقب الأسود .
ما هو شكل النجوم التي تكون منها الثقب الأسود وهل يجب أن تكون مكورة ؟

إن الطاقة التي يفقدها نجمين في بث مـوجات جاذبة تجعلهما يلتويان الواحد تجاه الآخر, وقد بين
عالم كندي أن الثقوب السوداء غير الدواره وفقا للنسبية العامة لابد أن تكون بسيطة جدا فهي كروية
وقـد تبين أن موجات الجاذبية المنبعثـة من انسحاق النجم تجعله أكثر كروية والى أن يستقر ويصـبح
بشكل كروي دقيق , وبالتالي فان أي نجم دوار يصبح كرويا مهما كان شكله وبنيته الداخلية معقدتين .
سوف ينتهي بعد انسحاقه إلى ثقب اسود كروي تماما يتوقف حجمه على كتلته.
وقد جاء العالم دوي كير مجـموعة من الحلول لمعادلات النـسبية العامة , والتي تصف الثقوب السوداء
الدوارة , فإذا كانت الدورات صفر يكون الثقب الأسود كروي تماما
وإذا كانت غير الصفر فان الـثقب ينتفخ نحو الخارج قرب مستوى خط استواءه (تماما مثل الأرض
منتفخة من تأثير دورانها ).

http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/bn/bl...le_diagram.jpg

الثقوب السوداء المتبخرة :

الثقوب السوداء لا ترسل أيا كان باتجاه الخارج ولكنها بدلا من ذلك تستمر في امتصاص أي مادة
أو إشعاع يسقط في أفق الحدث .
وعند مقارنة القوانين المؤثرة في تداخلات الثقوب السوداء مع قوانين الديناميكا الحرارية , وبالأخذ
بعين الاعتبار ظاهرة الكم , فقد وضح ستيفن هوكنز أن للثقب حرارة محددة ولذا فانه سيشع طاقة وجسيمات ,
فثقب اسود ذو كتلة تساوي كتلة الشمس , تكون درجة حرارة سطحه تساوي 017
كلفن ( واحد من العشرة ملايين من الدرجة فوق الصفر المطلق ) , وعند مثل هذه الحرارة لا يشع
الثقب الأسود سوى كمية من الممكن إهمالها بل انه سيمتص أكثر مما يشع من المادة والإشعاع .
إلا أن درجة حرارة الثقب الأسود تتناسب عكسيا مع كتلته , فلو كان لدينا ثقب اسود كتلته تساوي 1 بليون
طن فان حرارته ستكون في حدود 0121 كلفن وسيشع بشكل كبير جدا وكلما قلت كتلة الثقب الأسود
كلما ازدادت حرارته وفقد كتلته ومادته بشكل أسرع , لذا فان صحت فكرة هوكنز فان الثقوب السوداء
ستفقد كتلتها بمعدل سريع جدا , متبخرة وينطلق منها جسيمات و أشعة جاما قوية .

http://www.lilydale.tased.edu.au/gal...black_hole.jpg

الثقوب السوداء كمصدر للطاقة :

بالرغم انه لا يوجد طاقة تنبعث من أفق الحدث إلا إن المادة الساقطة نحوه تسير بسرعة الضوء لذا
فان طاقته الحركية ستتحول إلى حرارة وطاقة إشعاعية إذا ما سقطت في قرص الالتحام ( قرص من
المادة خارج أفق الحدث ) .
إن تحطم نجم ليشكل ثقبا اسود أو التهام كمية هائلة من المادة بـثقب اسود أو اصطدام و اتحاد ثقبين
أسودين هي أمثلة على عمليات لإنـتاج كميـة مهولة من الطاقة , معظمها على شكل موجات تجاذبية
وعملية إنتاج وتحرير الطاقة هذه اكبر بكثير من تلك التي للاندماج النووي والتي تحرر في النجوم .
إن الثقوب السوداء الموجودة في الأنظمة المزدوجة والتي تلتهم الكتلة والمادة من النجوم المحيطة بها
, أو الثقوب السوداء العملاقة والتي تبتلع سحب الغاز, والنجوم في مراكز المجرات قد تكون من أقوى مصادر
الطاقة في الكون .

الثقوب السوداء الدوارة :
إن الخصائص الوحيدة الثابتة التي من الممكن قياسها من راصد بعيد هي : الكتلة ,والعزم الزاوي
( مقدار كمية الحركة الدورانية داخل جسم ما ) , والشحنة الكهربائية .
وتختلف الثقوب السوداء الدوارة عن تلك المستقرة غير الدوارة في عدد من الأمور , حيث يعتمد نصف
قطر أفق الحدث على كل من الكتلة والعزم الزاوي للثقب الدوار , كما يحيط به منطقة على شكل قطع
ناقص تسمى الارجوسفير والذي لا ينجو شيء من الانجذاب نحو اتجاه دوران الثقب , ومن الممكن
اشتقاق جزء من طاقة دوران ثقب اسود وذلك بإرسال جسيم إلى منطقة الارجوسفير , فإذا انشطر
هذا الجسيم إلى جزأين داخـل الارجوسفير بحيث ان احدهما سقط في الثقب الأسود فان الآخر
سيظهر حاملا طاقة اشد من تلك للجسيم كاملا وتسـمى هذه الظاهرة بظاهرة (نسور ) وهو اسم
مكتشف هذه العملية .
كما أن نقطة التفرد في الثقب الأسود الدوار تكون على هيئة حلقة أو خاتم بدلا من نقطة , ومن الممكن
نظريا لجسيم أو راصد مثلا من أن يسقط في منطقة أفق الحدث لتجنب الاصطدام بالتفرد وان يظهر في
موقع آخر من زمان كوننا هذا .

http://www.arctica.freeserve.co.uk/f...ck%20hole1.jpg

أول دليل لرصد الثقوب السوداء :

ورد مؤخرا انه تم رصد أول دليل مادي على وجود ثقب اسود ( سيجنس XR-1 ) في مركز كوكـبة الدجاجة
والذي يبعد عن الأرض بمقدار 6000 سنة ضوئية وقد وجد إن الغاز المنبعث من نجم مجاور له يتم سحبه
إلى ثقبه الأسود , حيث رصد منظار هابل الفضائي ومضات لأشعة فوق بنفسجية من غاز ساخن يدور حول
هذا الثقب .
ولا يرصد ذلك إلا عندما ينجذب الغاز خلال الحافة الخارجية للثقب الأسود ( أفق الحدث ) ولم يتمكن منظار
هابل من رصد هذه المنطقة لأنها صغيرة جدا بالإضافة لبعدها الشاسع ولكنة تم رصد حالتين لإشارات فوق
بنفسجية متلاشية لغاز ساخن يدخل الثقب الأسود , وقد تم اخذ هذه الأرصاد على بعد 1600 كم فقط من
أفق الحدث .

كيف يمكن اكتشاف أو استشعار الثقب الأسود بما انه لا يبعث ضوء ؟

يمكن ذلك من خلال دراسة القوة التي يمارسها الثقب الأسود على الأجسام المجاورة , ومع هذه الجاذبية
العالية والطاقة الهائلة التي يبثها الثقب الأسود فانه قد يتولد جسيمات ذات طاقة عالية جدا قرب الثقب
الأسود , ويكون الحقل المغناطيسي شديدا بحيث تتجمع الجسيمات في نوافير تنطلق خارجا على طول
محور الدوران . فقد شوهد نجم يدور حول آخر غير مرئي , ولكن ليس هذا شرط أن يكون النجم غير المرئي
ثقب اسود فقد يكون باهت .

ما هو احتمال مشاهدة هذه الثقوب ؟
قد يتم البحث عن أشعة جاما التي تبثها الثقوب السوداء الأولية طوال حياتها ومع أن معظم الإشعاعات
ستكون ضعيفة بسبب بعدها ولكن اكتشافها يكون ممكنا ومن خلال النظر إلى خلفية أشعة جاما لا يوجد
أي دليل على ثقوب سوداء أولية ولكنها تفيد بأنه لا يمكن تواجد أكثر من 300 منها في كل سنة ضوئية
مكعبة في الكون , ولمشاهدة ثقب اسود أولي يجب كشف عدد من أشعة جاما صادرة في اتجاه واحد
خلال مدى معين من الزمن ( كأسبوع مثلا ) من خلال جهاز استشعار كبير لأشعة جاما , ويجب أن يكون
في الفضاء الخارجي لان أشعة جاما لا يمكنها اختراق الطبقة الهوائية .
القمران الصناعيان اللذان تمكنا من تقديم الدليل وللمرة الأولى على أن ثقبا اسود كبير يمزق ويستوعب جزءا
من احد الكواكب التي ابتعدت عن مسارها وهما ( شاندرا ) التابع لوكالة الفضاء الأمريكية
و ( نيوتن – XMM ) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ,يمثلان أجهزة استشعار كبيرة لأشعة جاما .
وتعتبر الطبقة الهوائية للأرض بكاملها اكبر مكشاف ( أشعة جاما ) يمكنه التقاط وتحديد نقط الثقوب السوداء .

الهدف من دراسة الثقوب :
إن دراسة الثقوب السوداء بأنواعها المختلفة تؤكد على صحة النظريات الموضحة للمراحل التي يمر بهـا الكون
بدءا من الانفجار الكبير ( الفتق ) حتى نهايته ( الرتق ) , وقد يستطيع البشر مستقبلا استغلال الطـاقة
الصادرة منها حيث إن الثقوب السوداء من أقوى مصادر موجات التجاذب , وبدراسة هذه الثقوب نستطيع
التعرف على قوى أساسية في الكون وهي الجاذبية الأرضية,كما إنها تشبع رغبة البشر الدءوبة للبحث
والمعرفة وخاصة أنها من أكثر الأجرام السماوية غموضا في الكون , وأخيرا فهي دافع قوي للتفكر والتدبر في
آيـات إعجاز الخالق في الكون , وأنها كلام الله الخالق الذي أبدع هذا الكون بقوة وحكمة وقدرة وعلم

http://spaceflightnow.com/news/n0206.../blackhole.jpg

إن النسبية العامة بعظمتها جاءت للعلم ببعض أسرار الكون المخيفة وسيأتي العلم في المستقبل
القريب بأسرار أكثر غرابة , و كل بحث عن طبيعة الكون وآفاقة وكل كشف عن بعض ألغازه وعجائبه تفيض
إلى مساحات ممتدة الأبعاد مما نجهل عنه , وسيبقى الكون دائما وأبدا منبع للألغاز, وما تم اكتشافه حتى
اليوم ماهو إلا غيض من فيض من مكتشفات مثيرة مازالت تنتظر . وصدق الله القائل : ( وما أوتيتم من العلم إلا قليلا)

بعض الصور للثقوب السوداء :
http://www.cosmographica.com/gallery...yBlackHole.jpg

http://www.ltam.lu/ourpages/STUDENTS.../blackhole.jpg

http://www.schools.keldysh.ru/sch121...black_hole.jpg

ارجو ان يكون الموضوع قد اعجبكم كما اعجبني ^_*
ويا له من عالم غريب
مع تحيااتي :
المرعبــــــــــــــة ::جيد::