66

شرح الثقوب السوداء -من ميلادها حتى موتها

الثقوب السوداء من أغرب الأشياء في الوجود

لا يمكن فهمهم على الإطلاق

من أين أتوا...

و ماذا يحدث اذا سقطت داخل أحدهم؟

النجوم تجمعات هائلة تتكون في الغالب من ذرات الهيدروجين

التي انهارت من سحب غازية تحت تأثير جاذبيتهم الخاصة

في نواتهم، يحول الانصهار الذرى الهيدروجين إلي هيليوم

مما يطلق كمية هائلة من الطاقة

تلك الطاقة المتمثلة في صورة إشعاع

تندفع ضد الجاذبية

مما يحافظ علي توازن دقيق بين القوتين

طالما هناك انصهار داخل النواة

يظل النجم مستقر بشكل كافي

لكن بالنسبة للنجوم التي لها كتلة أعلي من الشمس

الحرارة و الضغط في داخلهم تسمح لهم بصهر مواد أثقل

حتي يصلوا للحديد

علي خلاف العناصر التي انصهرت مسبقا

عملية الانصهار التي تنتج الحديد

لا تنتج أي طاقة.

يتراكم الحديد في مركز النجم

حتى يبلغ قدر حرج

و يختل التوازن بين الإشعاع و الجاذبية بشكل مفاجئ

تنهار نواة النجم.

في أقل من ثانية ،

ينهار النجم

يتحرك بحوالي ربع سرعة الضوء

ينقل كتلة أكبر إلي النواة

في تلك اللحظة كل العناصر الأكثر ثقلا في الكون يتم تكوينها

عندما يموت النجم في انفجار السوبر نوفا

هذا إما ينتج نجم نيوتروني أو

أو إذا كان النجم كبير بما فيه الكفاية

تنهار الكتلة الكلية للنواة إلي ثقب أسود

إذا نظرت إلي الثقب الأسود

ما ستكون تراه حقا هو أفق الحدث

أي شيء يعبر أفق الحدث

يحتاج أن يسافر بسرعة أكبر من سرعة الضوء ليهرب.

بعبارة أخرى، الأمر مستحيل

لذلك نرى فقط دائرة سوداء لا تعكس شيء

لكن اذا كان أفق الحدث هو الجزء الأسود

ما هو جزء "الثقب" في الثقب الأسود؟

التفرد

لسنا واثقين من ماهيته تماما

يمكن أن يكون التفرد كثافة لانهائية

بمعني أن تكون كتلته كلها مركزة في نقطة واحدة من الفضاء

دون سطح أو حجم

أو شيء مختلف تماما

حتى الآن نحن فقط لا نعلم.

الأمر مثل خطأ "القسمة على صفر"

بالمناسبة، الثقوب السوداء لا تقوم بسحب الأشياء مثل المكنسة الكهربائية

إذا بدلنا الشمس بثقب أسود له نفس الحجم الضخم

لن يتغير الكثير بالنسبة للأرض

عدا اننا سنتجمد حتي الموت بالطبع.

ماذا سيحدث لك إذا سقطت في ثقب أسود؟

تجربة الوقت مختلفة حول الثقوب السوداء

من الخارج، يبدو كأن سرعتك تبطأ كلما اقتربت من أفق الحدث

لذلك يمر الوقت ببطء بالنسبة لك

و في مرحلة ما سيبدو الأمر كما لو توقف بك الوقت

تتحول ببطء للون الأحمر ثم تختفي.

بينما من منظورك،

يمكنك رؤية بقية الكون يمر بسرعة

نوعا ما كأنك تنظر إلى المستقبل

حتى الآن لا نعلم ما يحدث بعد ذلك

لكننا نعتقد انه قد يكون أحد أمرين:

واحد: ستموت بسرعة

يحني الثقب الأسود الفضاء للغاية

لدرجة أنك متى عبرت أفق الحدث

يوجد اتجاه واحد فقط متاح

يمكنك أخذ هذا -حرفيا- داخل أفق الحدث

يمكنك فقط الذهاب في اتجاه واحد

الأمر يشبه كونك داخل زقاق ضيق للغاية يُغلق من خلفك بعد كل خطوة

كتلة الثقب الأسود مركزة للغاية

في مرحلة ما، حتى المسافات السنتيمترية الصغيرة

يمكن أن تعني تؤثر الجاذبية بقوة أكبر بمليون مرة علي أجزاء مختلفة من جسمك

تتمزق خلاياك

عندما يتمدد جسمك أكثر و أكثر

حتي تصبح تيار بلازما ساخن

بعرض ذرة واحدة.

أثنين: ستموت بسرعة للغاية

بعد فترة وجيزة من عبورك أفق الحدث

سوف تصطدم حائط نارى و تنتهي في الحال

لا يبدو أن أي من الخيارين لطيف إطلاقا

مدي قرب موتك يعتمد علي كتلة الثقب الأسود

الثقب الأسود الصغير سوف يقتلك قبل أن تمر حتي من أفق الحدث

بينما في الغالب يمكنك أن تسافر داخل ثقب أسود كبير للغاية لفترة قصيرة

كقاعدة عامة

كلما كنت بعيد عن التفرد

كلما عشت لمدة أطول

تأتي الثقوب السوداء على أحجام مختلفة

يوجد ثقوب سوداء نجمية

أكبر من كتلة الشمس بعدة مرات

و قطر كويكب

و من ثم يوجد ثقوب سوداء فائقة الضخامة

الموجودة في مركز كل مجرة

و كانت تنمو لمليارات السنين

حاليا أكبر ثقب أسود فائق الضخامة معروف

هو S50014+81

أكبر من كتلة الشمس ب40 بليون مرة

قطره 236.7 بليون كيلومتر

و هي اكبر من المسافة بين الشمس و بلوتو ب47 مرة

و نتيجة لقوة الثقوب السوداء

سوف يتبخرون في الغالب من خلال عملية تسمى إشعاع هوكينج

حتي نفهم كيف يحدث هذا

يجب أن ننظر إلى الفضاء الفارغ

الفضاء الفارغ ليس فارغا بحق

لكنه ممتلئ بجسيمات افتراضية تنبثق إلي الوجود

و تسحق بعضها البعض مرة أخرى

عندما يحدث هذا عند حافة الثقب الأسود تماما

أحد الجسيمات الافتراضية سيتم استقطابها إلى الثقب الأسود

و الأخر سيهرب و يصبح جسيم حقيقي

لذلك يفقد الثقب الأسود طاقة

يحدث هذا ببطء شديد في البداية

و تزداد سرعته كلما أصبح الثقب الأسود أصغر

عندما يصل إلى كتلة كويكب كبير

يكون إشعاعه في درجة حرارة الغرفة

عندما تكون كتلته كالجبل

يطلق إشعاع بحرارة الشمس

و في الثانية الأخيرة لحياته

يشع الثقب الأسود طاقة بليونات القنابل النووية في إنفجار كبير

لكن هذه العملية بطيئة للغاية

أكبر الثقوب السوداء التي نعرفها

ربما تأخذ مئات الآلاف من السنين لتتبخر

سيأخذ الأمر فترة طويلة للغاية حتى يشع اخر ثقب أسود طاقته

لن يكون هناك احد علي قيد الحياة ليشهد هذا

يكون قد أصبح الكون مكان غير صالح للعيش

قبل فترة طويلة من ذلك

هذه ليست نهاية قصتنا

هناك الكثير من الأفكار المثيرة للاهتمام عن الثقوب السوداء

سوف نستكشفهم في الجزء 2