الثقب الأسود

موضوع: الثقب الأسود 27.12.10 4:36

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 .

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 .
وهذه صورة بدائية بسيطة توضح الثقب الأسود , باعتبار سرعة الهروب اقل ما يمكن والكتلة لانهائية , وبذلك فان الطاقة الكلية تساوي الطاقة الحركية بالإضافة لطاقة الوضع :

Et = ½ m v² - (G m M)/ R

وإذا اعتبرنا الطاقة الكلية محافظة ( أي أنها تساوي صفر ) , فإننا نستطيع إيجاد سرعة الهروب والتي تعطى بالمعادلة :
v = √(2GM)/R

نفرض أن جسما سرعة هروبه هي سرعة الضوء , وعلى ذلك فان نصف القطر لهذا الجسم R هي :

R = (2mG )/C² حيث m هي كتلة الشمس ..
وبالتالي نجد أن :
R = 3m km

وهذا يسمى نصف قطر شوارزشيلد وهو اقل قطر ثقب اسود , وعند هذا القطر نجد إن الكثافة تساوي 10اس 19 g/cm³ ..

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 ).

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 جهازاستشعاركبير 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 .

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 ) .

موضوع: رد: الثقب الأسود 27.12.10 4:43

أشكرك جزيل الشكر على المعلومة الرائعة

وما أعظم كتاب الله

تحياتي لك.