نظرية الثقب الأسود. أروع الصور للثقوب السوداء في الفضاء

الثقوب السوداء هي الأجرام الكونية الوحيدة القادرة على جذب الضوء بالجاذبية. هم أيضا أكبر الأشياء في الكون. من غير المحتمل أن نعرف ما يحدث بالقرب من أفق الحدث (المعروف باسم "نقطة اللاعودة") في أي وقت قريب. هذه هي الأماكن الأكثر غموضًا في عالمنا ، والتي ، على الرغم من عقود من البحث ، لا يُعرف عنها سوى القليل جدًا حتى الآن. تحتوي هذه المقالة على 10 حقائق يمكن وصفها بأنها الأكثر إثارة للاهتمام.

الثقوب السوداء لا تمتص المادة.

يعتقد الكثير من الناس أن الثقب الأسود هو نوع من "المكنسة الكونية" التي تجذب الفضاء المحيط. في الواقع ، الثقوب السوداء هي أجسام كونية عادية لها مجال جاذبية قوي بشكل استثنائي.

إذا نشأ ثقب أسود بنفس الحجم في مكان الشمس ، فلن يتم سحب الأرض للداخل ، بل ستدور في نفس المدار كما تفعل اليوم. تفقد النجوم الواقعة بالقرب من الثقوب السوداء جزءًا من كتلتها على شكل رياح نجمية (يحدث هذا أثناء وجود أي نجم) وتمتص الثقوب السوداء هذه المادة فقط.

تنبأ كارل شوارزشيلد بوجود الثقوب السوداء

كان كارل شوارزشيلد أول من طبق نظرية النسبية العامة لأينشتاين لتبرير وجود "نقطة اللاعودة". لم يفكر أينشتاين نفسه في الثقوب السوداء ، على الرغم من أن نظريته تجعل من الممكن التنبؤ بوجودها.

قدم شوارزشيلد اقتراحه في عام 1915 ، بعد أن نشر أينشتاين نظريته العامة في النسبية. وذلك عندما ظهر مصطلح "Schwarzschild radius" ، وهي قيمة تخبرك عن مقدار ضغطك لجسم ما لجعله ثقبًا أسود.

نظريًا ، يمكن لأي شيء أن يتحول إلى ثقب أسود ، إذا ما تم الضغط عليه بشكل كافٍ. كلما كان الجسم أكثر كثافة ، كان مجال الجاذبية الذي يخلقه أقوى. على سبيل المثال ، ستصبح الأرض ثقبًا أسودًا إذا كان لجسم بحجم حبة الفول السوداني كتلته.

يمكن أن تولد الثقوب السوداء أكوانًا جديدة

فكرة أن الثقوب السوداء يمكن أن تفرخ أكوانًا جديدة تبدو سخيفة (خاصة وأننا ما زلنا غير متأكدين من وجود أكوان أخرى). ومع ذلك ، يتم تطوير هذه النظريات بنشاط من قبل العلماء.

نسخة مبسطة للغاية من إحدى هذه النظريات هي كما يلي. يتمتع عالمنا بظروف مواتية بشكل استثنائي لظهور الحياة فيه. إذا تغير أي من الثوابت الفيزيائية ولو بشكل طفيف ، فلن نكون في هذا العالم. تفرد الثقوب السوداء يتجاوز القوانين المعتادة للفيزياء ويمكن (على الأقل من الناحية النظرية) أن تؤدي إلى كون جديد مختلف عن كوننا.

يمكن للثقوب السوداء أن تحولك (وأي شيء) إلى معكرونة

الثقوب السوداء تمد الأشياء القريبة منها. تبدأ هذه الأشياء في تشبه السباغيتي (حتى أن هناك مصطلحًا خاصًا - "السباغيتي").

هذا بسبب طريقة عمل الجاذبية. في الوقت الحالي ، تكون قدميك أقرب إلى مركز الأرض من رأسك ، لذلك يتم سحبها بقوة أكبر. عند سطح الثقب الأسود ، يبدأ الاختلاف في الجاذبية في العمل ضدك. تنجذب الأرجل إلى مركز الثقب الأسود بشكل أسرع وأسرع ، بحيث لا يستطيع النصف العلوي من الجذع مواكبة ذلك. النتيجة: السباغيتيتيف!

الثقوب السوداء تتبخر بمرور الوقت

لا تمتص الثقوب السوداء الرياح النجمية فحسب ، بل تتبخر أيضًا. تم اكتشاف هذه الظاهرة في عام 1974 وسميت بإشعاع هوكينج (على اسم ستيفن هوكينج ، الذي قام بهذا الاكتشاف).

بمرور الوقت ، يمكن للثقب الأسود أن يعطي كل كتلته في الفضاء المحيط جنبًا إلى جنب مع هذا الإشعاع ويختفي.

الثقوب السوداء تبطئ الوقت من حولها

كلما اقتربت من أفق الحدث ، يتباطأ الوقت. لفهم سبب حدوث ذلك ، نحتاج إلى الرجوع إلى "المفارقة المزدوجة" ، تجربة فكرية، غالبًا ما تستخدم لتوضيح أساسيات نظرية النسبية العامة لأينشتاين.

يبقى أحد الأخوين التوأمين على الأرض ، ويطير الثاني إلى رحلة فضائيةتتحرك بسرعة الضوء. بالعودة إلى الأرض ، يجد التوأم أن شقيقه قد تقدم في السن أكثر منه ، لأنه عندما يتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء ، يمر الوقت ببطء أكبر.

عندما تقترب من أفق الحدث للثقب الأسود ، ستتحرك بسرعة عالية بحيث يتباطأ الوقت بالنسبة لك.

الثقوب السوداء هي محطات الطاقة الأكثر تقدمًا

تولد الثقوب السوداء طاقة أفضل من الشمس والنجوم الأخرى. هذا بسبب الأمر الذي يدور حولهم. التغلب على أفق الحدث بسرعة كبيرة ، يتم تسخين المادة الموجودة في مدار الثقب الأسود إلى درجات حرارة عالية للغاية. وهذا ما يسمى إشعاع الجسم الأسود.

للمقارنة ، أثناء الاندماج النووي ، يتم تحويل 0.7 ٪ من المادة إلى طاقة. بالقرب من الثقب الأسود ، تصبح 10٪ من المادة طاقة!

الثقوب السوداء تشوه الفراغ من حولها

يمكن اعتبار الفضاء على أنه شريط مطاطي ممتد بخطوط مرسومة عليه. إذا وضعت شيئًا على اللوحة ، فسيغير شكله. تعمل الثقوب السوداء بنفس الطريقة. تجذب كتلتها القصوى كل شيء إلى نفسها ، بما في ذلك الضوء (يمكن تسمية أشعةها ، مع استمرار التشبيه ، بخطوط على صفيحة).

تحد الثقوب السوداء من عدد النجوم في الكون

النجوم تنشأ من سحب الغاز. لكي يبدأ تكوين النجوم ، يجب أن تبرد السحابة.

يمنع الإشعاع الصادر عن الأجسام السوداء سحب الغازات من البرودة ويمنع تكون النجوم.

نظريًا ، يمكن لأي جسم أن يتحول إلى ثقب أسود.

الفرق الوحيد بين الشمس والثقب الأسود هو قوة الجاذبية. إنه أقوى بكثير في مركز الثقب الأسود منه في مركز النجم. إذا تم ضغط شمسنا إلى حوالي خمسة كيلومترات في القطر ، يمكن أن تكون ثقبًا أسود.

نظريًا ، يمكن لأي شيء أن يتحول إلى ثقب أسود. من الناحية العملية ، نعلم أن الثقوب السوداء تنشأ فقط نتيجة لانهيار النجوم الضخمة ، التي تتجاوز كتلة الشمس بمقدار 20-30 مرة.

من كل شيء معروف للبشريةالأجسام الموجودة في الفضاء الخارجي ، تنتج الثقوب السوداء انطباعًا فظيعًا وغير مفهوم. يغطي هذا الشعور كل شخص تقريبًا عند ذكر الثقوب السوداء ، على الرغم من حقيقة أن البشر أصبحوا على دراية بها لأكثر من قرن ونصف. تم الحصول على المعرفة الأولى حول هذه الظواهر قبل وقت طويل من منشورات أينشتاين حول نظرية النسبية. لكن التأكيد الحقيقي لوجود هذه الأشياء تم الحصول عليه منذ وقت ليس ببعيد.

بالطبع ، تشتهر الثقوب السوداء بخصائصها الفيزيائية الغريبة ، والتي تؤدي إلى المزيد من الألغاز في الكون. إنهم يتحدون كل القوانين الكونية للفيزياء والميكانيكا الكونية بسهولة. من أجل فهم كل تفاصيل ومبادئ وجود ظاهرة مثل الثقب الكوني ، نحتاج إلى التعرف على الإنجازات الحديثة في علم الفلك وتطبيق الخيال ، بالإضافة إلى ذلك ، سيتعين علينا تجاوز المفاهيم القياسية. لتسهيل فهم الثقوب الفضائية والتعرف عليها ، أعد موقع البوابة الكثير معلومات مثيرة للاهتماموالتي تتعلق بهذه الظواهر في الكون.

ميزات الثقوب السوداء من موقع البوابة الإلكترونية

بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى أن الثقوب السوداء لا تأتي من أي مكان ، فهي تتكون من نجوم ذات أحجام وكتل هائلة. بالإضافة إلى ذلك ، أكثر ميزة كبيرةوفرد كل ثقب أسود هو أن لديهم قوة جاذبية قوية للغاية. تتجاوز قوة جذب الأجسام إلى الثقب الأسود السرعة الكونية الثانية. تشير مؤشرات الجاذبية هذه إلى أنه حتى أشعة الضوء لا يمكنها الهروب من مجال عمل الثقب الأسود ، نظرًا لأن سرعتها أقل بكثير.

يمكن أن يطلق على ميزة الجذب حقيقة أنها تجذب جميع الكائنات الموجودة على مقربة. كلما مر جسم أكبر بالقرب من الثقب الأسود ، زاد تأثيره وجاذبيته. وفقًا لذلك ، يمكننا أن نستنتج أنه كلما زاد حجم الجسم ، زادت قوة انجذابه بواسطة الثقب الأسود ، ومن أجل تجنب مثل هذا التأثير ، يجب أن يكون للجسم الكوني مؤشرات حركة عالية جدًا.

من الآمن أيضًا أن نقول إنه في الكون بأكمله لا يوجد جسم من هذا القبيل يمكنه تجنب جاذبية الثقب الأسود ، كونه قريبًا جدًا ، لأنه حتى أسرع تدفق للضوء لا يمكنه تجنب هذا التأثير. تعتبر نظرية النسبية لأينشتاين ممتازة لفهم سمات الثقوب السوداء. وفقًا لهذه النظرية ، فإن الجاذبية قادرة على التأثير على تشويه الزمان والمكان. وتقول أيضًا أنه كلما زاد حجم الجسم في الفضاء الخارجي ، كلما كان ذلك يبطئ الوقت. بالقرب من الثقب الأسود نفسه ، يبدو أن الوقت قد توقف تمامًا. على الضرب سفينة فضائيةفي مجال عمل الثقب الفضائي ، يمكن للمرء أن يلاحظ كيف سيتباطأ عندما يقترب ، ويختفي في النهاية تمامًا.

يجب ألا تخاف كثيرًا من الظواهر مثل الثقوب السوداء وأن تصدق كل المعلومات غير العلمية التي قد تكون موجودة في الوقت الحالي. بادئ ذي بدء ، نحتاج إلى تبديد الأسطورة الأكثر شيوعًا القائلة بأن الثقوب السوداء يمكنها امتصاص كل المواد والأشياء من حولها ، وبذلك تنمو وتمتص أكثر فأكثر. كل هذا ليس صحيحًا تمامًا. نعم ، في الواقع ، يمكنهم امتصاص الأجسام والمواد الكونية ، ولكن فقط تلك الموجودة على مسافة معينة من الثقب نفسه. بصرف النظر عن جاذبيتها القوية ، فهي لا تختلف كثيرًا عن النجوم العادية ذات الكتلة الهائلة. حتى عندما تتحول شمسنا إلى ثقب أسود ، فإنها ستكون قادرة فقط على سحب الأشياء الموجودة على مسافة قصيرة ، وستستمر جميع الكواكب في الدوران في مداراتها المعتادة.

بالإشارة إلى نظرية النسبية ، يمكننا أن نستنتج أن كل الأجسام ذات الجاذبية القوية يمكن أن تؤثر على انحناء الزمان والمكان. بالإضافة إلى ذلك ، كلما زادت كتلة الجسم ، زاد التشوه. لذلك ، في الآونة الأخيرة ، تمكن العلماء من رؤية هذا عمليًا ، عندما كان من الممكن التفكير في أشياء أخرى كان من المفترض ألا تكون متاحة لأعيننا بسبب الأجسام الكونية الضخمة مثل المجرات أو الثقوب السوداء. كل هذا ممكن بسبب حقيقة أن أشعة الضوء التي تمر بالقرب من ثقب أسود أو جسم آخر تنحني بشدة تحت تأثير جاذبيتها. يسمح هذا النوع من التشويه للعلماء بالبحث أكثر في الفضاء الخارجي. ولكن مع مثل هذه الدراسات ، من الصعب للغاية تحديد الموقع الحقيقي للجسم قيد الدراسة.

لا تظهر الثقوب السوداء من العدم ، بل تتشكل نتيجة انفجار النجوم فائقة الكتلة. علاوة على ذلك ، من أجل تكوين ثقب أسود ، يجب أن تكون كتلة النجم المنفجر أكبر بعشر مرات على الأقل من كتلة الشمس. كل نجم موجود بسبب التفاعلات النووية الحرارية التي تحدث داخل النجم. في هذه الحالة ، يتم إطلاق سبيكة الهيدروجين أثناء عملية الاندماج ، لكنها لا تستطيع مغادرة منطقة تأثير النجم ، لأن جاذبيتها تجذب الهيدروجين مرة أخرى. هذه العملية برمتها هي التي تسمح بوجود النجوم. يعتبر تخليق الهيدروجين وجاذبية النجم آليات راسخة ، ولكن انتهاك هذا التوازن يمكن أن يؤدي إلى انفجار نجم. في معظم الحالات ، يحدث بسبب استنفاد الوقود النووي.

اعتمادًا على كتلة النجم ، من الممكن عدة سيناريوهات لتطورها بعد الانفجار. لذلك ، تشكل النجوم الضخمة مجال انفجار مستعر أعظم ، ويبقى معظمها خلف قلب النجم السابق ، ويطلق رواد الفضاء على هذه الأجسام اسم الأقزام البيضاء. في معظم الحالات ، تتشكل سحابة غازية حول هذه الأجسام ، وهي ممسكة بجاذبية هذا القزم. هناك أيضًا طريقة أخرى لتطوير النجوم فائقة الكتلة ، حيث يجذب الثقب الأسود الناتج بقوة كل مادة النجم إلى مركزه ، مما يؤدي إلى انضغاطه القوي.

يشار إلى هذه الأجسام المضغوطة بالنجوم النيوترونية. في معظم الحالات النادرة ، بعد انفجار نجم ، يكون تكوين ثقب أسود في فهمنا لهذه الظاهرة ممكنًا. ولكن من أجل إنشاء ثقب ، يجب أن تكون كتلة النجم عملاقة. في هذه الحالة ، عندما يختل توازن التفاعلات النووية ، تصبح جاذبية النجم مجنونة. في الوقت نفسه ، تبدأ في الانهيار بنشاط ، وبعد ذلك تصبح مجرد نقطة في الفضاء. بعبارة أخرى ، يمكننا القول أن النجم كجسم مادي لم يعد موجودًا. على الرغم من اختفائه ، يتشكل ثقب أسود خلفه بنفس الجاذبية والكتلة.

إنه انهيار النجوم الذي يؤدي إلى حقيقة أنها تختفي تمامًا ، وفي مكانها يتشكل ثقب أسود له نفس الخصائص الفيزيائية مثل النجم المختفي. الفرق هو فقط درجة انضغاط الثقب أكبر من حجم النجم. معظم الميزة الأساسيةمن بين كل الثقوب السوداء تفردها الذي يحدد مركزها. هذه المنطقة تعارض جميع قوانين الفيزياء والمادة والفضاء التي لم تعد موجودة. لفهم مفهوم التفرد ، يمكننا القول أن هذا حاجز يسمى أفق الأحداث الكونية. إنه أيضًا الحد الخارجي للثقب الأسود. يمكن تسمية التفرد بنقطة اللاعودة ، حيث تبدأ قوة الجاذبية العملاقة للفتحة في العمل. حتى الضوء الذي يعبر هذا الحاجز لا يستطيع الهروب.

أفق الحدث له تأثير جذاب بحيث أنه يجذب جميع الأجسام بسرعة الضوء ، مع الاقتراب من الثقب الأسود نفسه ، تزداد مؤشرات السرعة بشكل أكبر. هذا هو السبب في أن جميع الأشياء التي تقع في منطقة عمل هذه القوة محكوم عليها بالامتصاص في الحفرة. وتجدر الإشارة إلى أن هذه القوى قادرة على تعديل الجسم الذي وقع تحت تأثير مثل هذا الانجذاب ، وبعد ذلك يتم شدها في خيط رفيع ، ثم تتوقف تمامًا عن الوجود في الفضاء.

يمكن أن تختلف المسافة بين أفق الحدث والتفرد ، وتسمى هذه المساحة نصف قطر شوارزشيلد. هذا هو السبب ماذا حجم أكبرالثقب الأسود ، سيكون نصف قطر العمل أكبر. على سبيل المثال ، يمكننا القول إن ثقبًا أسود له نفس كتلة شمسنا سيكون نصف قطر شوارزشيلد ثلاثة كيلومترات. وفقًا لذلك ، يكون للثقوب السوداء الكبيرة نصف قطر أكبر للعمل.

يعد البحث عن الثقوب السوداء عملية صعبة إلى حد ما ، حيث لا يمكن للضوء الهروب منها. لذلك ، فإن البحث والتعريف يعتمدان فقط على دليل غير مباشر على وجودهما. على الأكثر طريقة بسيطةالعثور عليها ، والتي يستخدمها العلماء ، هو البحث عنها من خلال إيجاد أماكن في مكان مظلم إذا كانت لديها كتلة كبيرة. في معظم الحالات ، يمكن لعلماء الفلك العثور على ثقوب سوداء في أنظمة النجوم الثنائية أو في مراكز المجرات.

يميل معظم علماء الفلك إلى الاعتقاد بوجود ثقب أسود فائق القوة في مركز مجرتنا. هذا البيان يطرح السؤال ، هل يمكن لهذا الثقب أن يبتلع كل شيء في مجرتنا؟ في الواقع ، هذا مستحيل ، لأن الثقب نفسه له نفس كتلة النجوم ، لأنه مصنوع من نجم. علاوة على ذلك ، فإن جميع حسابات العلماء لا تنذر بأي أحداث عالمية مرتبطة بهذا الكائن. علاوة على ذلك ، على مدى مليارات السنين ، ستدور الأجسام الكونية لمجرتنا بهدوء حول هذا الثقب الأسود دون أي تغييرات. الدليل على وجود ثقب في مركز مجرة ​​درب التبانة يمكن أن يكون موجات الأشعة السينية التي سجلها العلماء. ويميل معظم علماء الفلك إلى الاعتقاد بأن الثقوب السوداء تشعها بنشاط بكميات كبيرة.

في كثير من الأحيان ، تكون الأنظمة النجمية المكونة من نجمين شائعة في مجرتنا ، وغالبًا ما يمكن أن يتحول أحدها إلى ثقب أسود. في هذا الإصدار ، يمتص الثقب الأسود جميع الأجسام الموجودة في مساره ، بينما تبدأ المادة بالدوران حوله ، مما يؤدي إلى تكوين ما يسمى بقرص التسارع. يمكن تسمية الميزة بحقيقة أنها تزيد من سرعة الدوران وتقترب من المركز. إنها المادة التي تدخل منتصف الثقب الأسود التي تنبعث منها الأشعة السينية ، ويتم تدمير المادة نفسها.

الأنظمة الثنائية للنجوم هي أول المرشحين لحالة الثقب الأسود. في مثل هذه الأنظمة ، يمكن للمرء بسهولة العثور على ثقب أسود ، نظرًا لحجم النجم المرئي ، يمكن أيضًا حساب مؤشرات زميل غير مرئي. حاليًا ، قد يكون المرشح الأول لحالة الثقب الأسود هو نجم من كوكبة Cygnus ، التي تنبعث منها أشعة سينية بشكل نشط.

استنتاجًا من كل ما سبق حول الثقوب السوداء ، يمكننا القول إنها ليست ظاهرة خطيرة ، بالطبع ، في حالة القرب القريب ، فهي أقوى الأجسام في الفضاء الخارجي بسبب قوة الجاذبية. لذلك ، يمكننا القول إنهم لا يختلفون بشكل خاص عن الأجسام الأخرى ، فسمتهم الرئيسية هي مجال الجاذبية القوي.

فيما يتعلق بالغرض من الثقوب السوداء ، تم اقتراح عدد كبير من النظريات ، كان من بينها نظريات سخيفة. لذلك ، وفقًا لأحدهم ، اعتقد العلماء أن الثقوب السوداء يمكن أن تؤدي إلى ظهور مجرات جديدة. هذه النظريةيعتمد على حقيقة أن عالمنا كافي مكان مناسبلأصل الحياة ، ولكن إذا تغير أحد العوامل ، ستكون الحياة مستحيلة. وبسبب هذا ، تفرد وملامح التغيير الخصائص الفيزيائيةفي الثقوب السوداء يمكن أن يؤدي إلى كون جديد تمامًا ، والذي سيكون مختلفًا بشكل كبير عن كوننا. لكن هذه مجرد نظرية وهي ضعيفة نوعًا ما نظرًا لعدم وجود دليل على مثل هذا التأثير للثقوب السوداء.

بالنسبة للثقوب السوداء ، فهي لا تمتص المادة فحسب ، بل يمكنها أيضًا التبخر. تم إثبات ظاهرة مماثلة منذ عدة عقود. يمكن أن يتسبب هذا التبخر في فقد الثقب الأسود كل كتلته ، ثم اختفائه تمامًا.

كل هذا هو أصغر جزء من المعلومات حول الثقوب السوداء ، والتي يمكنك العثور عليها في موقع البوابة. لدينا أيضًا قدرًا هائلاً من المعلومات المثيرة للاهتمام حول الظواهر الكونية الأخرى.

الثقوب السوداء - ربما أكثر الأشياء الفلكية غموضًا وغموضًا في عالمنا ، جذبت انتباه النقاد وأثارت خيال كتاب الخيال العلمي منذ اكتشافهم. ما هي الثقوب السوداء وكيف تبدو؟ الثقوب السوداء هي نجوم منطفئة ، بسببها خصائص فيزيائية، والتي لديها مثل كثافة عاليةوالجاذبية قوية جدًا لدرجة أنه لا يمكن حتى للضوء الهروب.

تاريخ اكتشاف الثقوب السوداء

لأول مرة ، اقترح شخص ما د. ميشيل (قس إنجليزي من يوركشاير ، مولع بعلم الفلك في أوقات فراغه) الوجود النظري للثقوب السوداء ، قبل وقت طويل من اكتشافها الفعلي ، في عام 1783. وفقًا لحساباته ، إذا أخذنا حساباتنا وضغطناها (وفقًا لمصطلحات الكمبيوتر الحديثة ، أرشفتها) إلى دائرة نصف قطرها 3 كيلومترات ، تتشكل قوة جاذبية كبيرة (فقط ضخمة) بحيث لا يمكن للضوء أن يتركها. هذه هي الطريقة التي ظهر بها مفهوم "الثقب الأسود" ، على الرغم من أنه في الحقيقة ليس أسودًا على الإطلاق ، في رأينا ، فإن مصطلح "الثقب المظلم" سيكون أكثر ملاءمة ، لأنه بالضبط هو غياب الضوء الذي يحدث.

في وقت لاحق ، في عام 1918 ، كتب العالم العظيم ألبرت أينشتاين عن مسألة الثقوب السوداء في سياق نظرية النسبية. ولكن فقط في عام 1967 ، من خلال جهود عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي جون ويلر ، فاز مفهوم الثقوب السوداء أخيرًا بمكانة في الدوائر الأكاديمية.

مهما كان الأمر ، فقد افترض كل من د. ميشيل وألبرت أينشتاين وجون ويلر في أعمالهم الوجود النظري لهذه الأشياء الغامضة. الأجرام السماويةفي الفضاء الخارجي ، لكن الاكتشاف الحقيقي للثقوب السوداء حدث في عام 1971 ، عندما شوهدت لأول مرة من خلال التلسكوب.

هذا ما يبدو عليه الثقب الأسود.

كيف تتشكل الثقوب السوداء في الفضاء؟

كما نعلم من الفيزياء الفلكية ، كل النجوم (بما في ذلك شمسنا) لديها كمية محدودة من الوقود. وعلى الرغم من أن عمر النجم يمكن أن يدوم بلايين السنين الضوئية ، فإن هذا الإمداد الشرطي من الوقود ينتهي عاجلاً أم آجلاً ، و "يختفي" النجم. تصاحب عملية "الانقراض" تفاعلات مكثفة ، يمر خلالها النجم بتحول كبير ، واعتمادًا على حجمه ، يمكن أن يتحول إلى قزم أبيض ، أو نجم نيوتروني ، أو ثقب أسود. علاوة على ذلك ، فإن النجوم الأكبر ، التي لها أبعاد مذهلة بشكل لا يصدق ، تتحول عادة إلى ثقب أسود - بسبب ضغط هذه الأحجام المذهلة ، تتضاعف الكتلة وقوة الجاذبية للثقب الأسود المتشكل حديثًا ، والتي تتحول إلى نوع من الفراغ المجري منظف ​​- يمتص كل شيء وكل ما يحيط به.

الثقب الأسود يبتلع نجمًا.

ملاحظة صغيرة - شمسنا ، وفقًا لمعايير المجرات ، ليست نجمًا كبيرًا على الإطلاق ، وبعد أن يتلاشى ، والذي سيحدث في غضون بضعة مليارات من السنين ، على الأرجح لن يتحول إلى ثقب أسود.

لكن لنكن صادقين معك - اليوم ، لا يعرف العلماء بعد كل تعقيدات تكوين الثقب الأسود ، مما لا شك فيه أن هذه عملية فيزيائية فلكية معقدة للغاية ، والتي يمكن أن تستمر في حد ذاتها لملايين السنين الضوئية. على الرغم من أنه من الممكن التقدم في هذا الاتجاه ، إلا أن الاكتشاف والدراسة اللاحقة لما يسمى بالثقوب السوداء الوسيطة ، أي النجوم التي هي في حالة انقراض ، حيث تجري العملية النشطة لتشكيل ثقب أسود. . بالمناسبة ، اكتشف علماء الفلك نجمًا مشابهًا في عام 2014 في ذراع مجرة ​​حلزونية.

كم عدد الثقوب السوداء الموجودة في الكون

بحسب نظريات العلماء المعاصرين في مجرتنا درب التبانةقد يكون هناك ما يصل إلى مئات الملايين من الثقوب السوداء. قد لا يكون هناك أقل من ذلك في المجرة المجاورة لنا ، والتي لا يوجد شيء يطير إليها من مجرتنا درب التبانة - 2.5 مليون سنة ضوئية.

نظرية الثقوب السوداء

على الرغم من الكتلة الهائلة (التي تزيد مئات الآلاف من المرات عن كتلة شمسنا) وقوة الجاذبية المذهلة ، لم يكن من السهل رؤية الثقوب السوداء من خلال التلسكوب ، لأنها لا تصدر ضوءًا على الإطلاق. تمكن العلماء من ملاحظة وجود ثقب أسود فقط في لحظة "وجبته" - امتصاص نجم آخر ، في هذه اللحظة يظهر إشعاع مميز يمكن ملاحظته بالفعل. وهكذا ، وجدت نظرية الثقب الأسود تأكيدًا فعليًا.

خصائص الثقوب السوداء

الخاصية الرئيسية للثقب الأسود هي حقول الجاذبية المذهلة ، والتي لا تسمح للمكان والوقت المحيطين بالبقاء في حالتهما المعتادة. نعم ، لقد سمعت جيدًا ، يتدفق الوقت داخل الثقب الأسود أبطأ عدة مرات من المعتاد ، وإذا كنت هناك ، فعندئذٍ ستعود (إذا كنت محظوظًا جدًا بالطبع) ستفاجأ بملاحظة أن قرونًا قد مرت على الأرض ، ولن تكبر حتى يكون لديك وقت. على الرغم من أنه لنكن صادقين ، إذا كنت داخل ثقب أسود ، فلن تتمكن من النجاة ، نظرًا لأن قوة الجاذبية هناك تجعل أي جسم مادي يتمزق ببساطة ، ولا حتى إلى أجزاء ، إلى ذرات.

لكن إذا كنت قريبًا من ثقب أسود ، ضمن حدود مجال جاذبيته ، فستواجه أيضًا وقتًا عصيبًا ، لأنه كلما قاومت جاذبيته ، محاولًا الطيران بعيدًا ، زادت سرعة سقوطك فيه. سبب هذا التناقض الظاهري هو حقل دوامة الجاذبية ، الذي تمتلكه جميع الثقوب السوداء.

ماذا لو سقط شخص في ثقب أسود

تبخر الثقوب السوداء

اكتشف عالم الفلك الإنجليزي إس هوكينج حقيقة مثيرة للاهتمام: الثقوب السوداء أيضًا ، كما تبين ، تنبعث منها تبخر. صحيح ، هذا ينطبق فقط على الثقوب ذات الكتلة الصغيرة نسبيًا. تخلق الجاذبية القوية من حولهم أزواجًا من الجسيمات والجسيمات المضادة ، يتم سحب أحد الزوجين للداخل بواسطة الفتحة ، ويتم إخراج الثاني للخارج. وهكذا ، يشع الثقب الأسود جسيمات صلبة مضادة وأشعة جاما. هذا التبخر أو الإشعاع من ثقب أسود سمي على اسم العالم الذي اكتشفه - "إشعاع هوكينغ".

أكبر ثقب أسود

وفقًا لنظرية الثقوب السوداء ، يوجد في مركز جميع المجرات تقريبًا ثقوب سوداء ضخمة كتلتها تتراوح بين عدة ملايين إلى عدة مليارات من الكتلة الشمسية. اكتشف العلماء مؤخرًا أكبر ثقبين أسودين معروفين حتى الآن ، وهما في مجرتين قريبتين: NGC 3842 و NGC 4849.

NGC 3842 هي ألمع مجرة ​​في كوكبة الأسد ، تقع على بعد 320 مليون سنة ضوئية منا. يوجد في وسطه ثقب أسود ضخم كتلته 9.7 مليار كتلة شمسية.

NGC 4849 هي مجرة ​​في كتلة كوما ، تبعد 335 مليون سنة ضوئية ، وتتميز بثقب أسود مثير للإعجاب بنفس القدر.

مناطق عمل مجال الجاذبية لهذه الثقوب السوداء العملاقة ، أو من الناحية الأكاديمية ، أفق الحدث الخاص بهم ، هو حوالي 5 أضعاف المسافة من الشمس إلى! مثل هذا الثقب الأسود سيأكل منا النظام الشمسيولن يتوانى حتى.

أصغر ثقب أسود

لكن هناك ممثلين صغار جدًا في عائلة الثقوب السوداء الواسعة. لذا فإن أكثر الثقب الأسود قزمًا الذي اكتشفه العلماء حاليًا في كتلته لا يتجاوز 3 أضعاف كتلة شمسنا. في الواقع ، هذا هو الحد الأدنى النظري الضروري لتشكيل ثقب أسود ، إذا كان هذا النجم أصغر قليلاً ، لما تشكل الثقب.

الثقوب السوداء هي أكلة لحوم البشر

نعم ، توجد مثل هذه الظاهرة ، كما كتبنا أعلاه ، الثقوب السوداء هي نوع من "المكانس الكهربائية المجرية" التي تمتص كل شيء حولها ، بما في ذلك ... الثقوب السوداء الأخرى. اكتشف علماء الفلك مؤخرًا أن ثقبًا أسودًا من إحدى المجرات يتم أكله بواسطة شره سوداء كبيرة أخرى من مجرة ​​أخرى.

• وفقًا لفرضيات بعض العلماء ، فإن الثقوب السوداء ليست فقط مكانس فراغ مجرية تمتص كل شيء في نفسها ، ولكن في ظل ظروف معينة يمكنهم أن يولدوا أكوانًا جديدة.
• يمكن أن تتبخر الثقوب السوداء بمرور الوقت. كتبنا أعلاه أنه اكتشف من قبل العالم الإنجليزي ستيفن هوكينج أن الثقوب السوداء لها خاصية الإشعاع ، وبعد فترة طويلة جدًا ، عندما لا يوجد شيء لامتصاصه ، سيبدأ الثقب الأسود في التبخر أكثر ، حتى النهاية تتخلى عن كل كتلتها في الفضاء المحيط. على الرغم من أن هذا مجرد افتراض ، فرضية.
• الثقوب السوداء تبطئ الوقت وتنحني الفضاء. لقد كتبنا بالفعل عن تمدد الوقت ، لكن الفضاء في ظروف الثقب الأسود سيكون منحنيًا تمامًا.
• تحد الثقوب السوداء من عدد النجوم في الكون. على وجه التحديد ، تمنع حقول الجاذبية الخاصة بهم تبريد سحب الغاز في الفضاء ، والتي ، كما تعلمون ، تولد نجومًا جديدة.

الثقوب السوداء على قناة ديسكفري ، فيديو

وفي الختام نقدم لكم فيلمًا وثائقيًا علميًا مثيرًا للاهتمام حول الثقوب السوداء من قناة ديسكفري.

بالنسبة لعلماء القرون الماضية والباحثين في عصرنا ، فإن أعظم لغز في الفضاء هو الثقب الأسود. ما هو داخل هذا النظام غير المألوف تمامًا للفيزياء؟ ما هي القوانين المطبقة هناك؟ كيف يمر الوقتفي الثقب الأسود ، ولماذا لا يستطيع الضوء حتى الهروب منه؟ سنحاول الآن ، بالطبع ، من وجهة نظر النظرية ، وليس الممارسة ، أن نفهم ما هو داخل الثقب الأسود ، ولماذا ، من حيث المبدأ ، تم تشكيله ووجوده ، وكيف يجذب الأشياء التي تحيط به.

أولاً ، دعنا نصف هذا الكائن.

لذلك ، تسمى منطقة معينة من الفضاء في الكون بالثقب الأسود. من المستحيل تمييزه كنجم أو كوكب منفصل ، لأنه ليس جسمًا صلبًا ولا غازيًا. بدون فهم أساسي لما هو الزمكان وكيف يمكن لهذه الأبعاد أن تتغير ، من المستحيل فهم ما بداخل الثقب الأسود. الحقيقة هي أن هذه المنطقة ليست مجرد وحدة مكانية. مما يشوه الأبعاد الثلاثة المعروفة لنا (الطول والعرض والارتفاع) والخط الزمني. العلماء على يقين من أنه في منطقة الأفق (ما يسمى بالمنطقة المحيطة بالفتحة) ، يأخذ الوقت معنى مكانيًا ويمكن أن يتحرك للأمام وللخلف.

تعرف على أسرار الجاذبية

إذا أردنا فهم ما بداخل الثقب الأسود ، فسننظر بالتفصيل في ماهية الجاذبية. هذه الظاهرة هي المفتاح لفهم طبيعة ما يسمى بـ "الثقوب الدودية" ، والتي حتى الضوء لا يستطيع الهروب منها. الجاذبية هي التفاعل بين كل الأجسام التي لها الأساس المادي. تعتمد قوة هذه الجاذبية على التركيب الجزيئي للأجسام ، وعلى تركيز الذرات ، وكذلك على تكوينها. المزيد من الجسيمات تنهار منطقة معينةكلما زادت قوة الجاذبية في الفضاء. يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالنظرية .الانفجار العظيمعندما كان كوننا بحجم حبة البازلاء. كانت حالة من التفرد الأقصى ، ونتيجة لوميض كمات الضوء ، بدأ الفضاء في التوسع بسبب حقيقة أن الجسيمات تنافر بعضها البعض. وصف العلماء العكس تمامًا بأنه ثقب أسود. ماذا يوجد داخل هذا الشيء وفقًا لـ TBZ؟ التفرد ، وهو ما يعادل المؤشرات المتأصلة في كوننا وقت ولادته.

كيف تدخل المادة في ثقب دودي؟

هناك رأي مفاده أن الشخص لن يكون قادرًا على فهم ما يحدث داخل الثقب الأسود. منذ ذلك الحين ، بمجرد وصوله ، سيتم سحقه حرفيًا بالجاذبية والجاذبية. في الواقع، هذا ليس صحيحا. نعم ، في الواقع ، الثقب الأسود هو منطقة تفرد ، حيث يتم ضغط كل شيء إلى أقصى حد. لكن هذه ليست "مكنسة فضائية" على الإطلاق ، قادرة على جذب كل الكواكب والنجوم إلى نفسها. أي كائن مادي موجود في أفق الحدث سوف يلاحظ تشويهًا قويًا للمكان والزمان (حتى الآن ، هذه الوحدات منفصلة). سيبدأ النظام الهندسي الإقليدي في التعثر ، وبعبارة أخرى ، سوف يتقاطعون ، وستتوقف الخطوط العريضة للأشكال المجسمة عن أن تكون مألوفة. أما بالنسبة للوقت ، فسوف يتباطأ تدريجياً. كلما اقتربت من الحفرة ، كلما كانت الساعة أبطأ بالنسبة إلى وقت الأرض ، لكنك لن تلاحظ ذلك. عند الاصطدام بـ "الثقب الدودي" ، سيسقط الجسم بسرعة صفر ، لكن هذه الوحدة ستساوي اللانهاية. الانحناء ، الذي يساوي اللانهائي بالصفر ، والذي يوقف الزمن في منطقة التفرد في النهاية.

الاستجابة للضوء المنبعث

الشيء الوحيد في الفضاء الذي يجذب الضوء هو الثقب الأسود. ما بداخلها وشكلها غير معروف ، لكنهم يعتقدون أن هذا ظلام دامس ، يستحيل تخيله. الكميات الخفيفة ، للوصول إلى هناك ، لا تختفي فقط. تتضاعف كتلتها في كتلة التفرد ، مما يجعلها أكبر وتضخمها ، وبالتالي ، إذا قمت بتشغيل مصباح يدوي داخل الثقب الدودي للنظر حولك ، فلن يتوهج. سوف تتضاعف الكميات المنبعثة باستمرار في كتلة الثقب ، وبتقريب ، لن تؤدي إلا إلى تفاقم حالتك.

الثقوب السوداء في كل مكان

كما اكتشفنا بالفعل ، فإن أساس التعليم هو الجاذبية ، التي قيمتها أكبر بملايين المرات مما هي عليه على الأرض. الفكرة الدقيقة لما قدمه الثقب الأسود للعالم من كارل شوارزشيلد ، الذي اكتشف في الواقع أفق الحدث ونقطة اللاعودة ، وأثبت أيضًا أن الصفر في حالة التفرد يساوي اللانهاية . في رأيه ، يمكن أن يتشكل الثقب الأسود في أي مكان في الفضاء. في هذه الحالة ، يجب أن يصل جسم مادي معين له شكل كروي إلى نصف قطر الجاذبية. على سبيل المثال ، يجب أن تتناسب كتلة كوكبنا مع حجم حبة حبة البازلاء لتصبح ثقبًا أسود. ويجب أن يبلغ قطر الشمس 5 كيلومترات بكتلتها - ثم تصبح حالتها مفردة.

أفق تشكيل العالم الجديد

تعمل قوانين الفيزياء والهندسة بشكل مثالي على الأرض وفي الفضاء الخارجي ، حيث يكون الفضاء قريبًا من الفراغ. لكنهم يفقدون أهميتهم تمامًا في أفق الحدث. لهذا السبب ، من وجهة نظر رياضية ، من المستحيل حساب ما بداخل الثقب الأسود. الصور التي يمكنك الحصول عليها إذا كنت تنحني المساحة وفقًا لأفكارنا حول العالم هي بالتأكيد بعيدة كل البعد عن الحقيقة. لقد ثبت فقط أن الوقت هنا يتحول إلى وحدة مكانية ، وعلى الأرجح ، تتم إضافة بعض الأبعاد الأخرى إلى الأبعاد الموجودة. هذا يجعل من الممكن تصديق أن عوالم مختلفة تمامًا تتشكل داخل الثقب الأسود (الصورة ، كما تعلم ، لن تظهر ذلك ، لأن الضوء يأكل نفسه هناك). قد تتكون هذه الأكوان من مادة مضادة ، وهو أمر غير مألوف للعلماء حاليًا. هناك أيضًا إصدارات تفيد بأن مجال اللاعودة هو مجرد بوابة تقود إما إلى عالم آخر أو إلى نقاط أخرى في كوننا.

الولادة والموت

أكثر بكثير من مجرد وجود ثقب أسود ، هو ميلاده أو اختفائه. إن الكرة التي تشوه الزمكان ، كما اكتشفنا بالفعل ، تتشكل نتيجة الانهيار. يمكن أن يكون انفجار نجم كبير، تصادم جسمين أو أكثر في الفضاء ، وما إلى ذلك. ولكن كيف أصبحت المادة ، التي يمكن الشعور بها نظريًا ، مجالًا لتشويه الزمن؟ اللغز قيد التقدم. لكن يتبعه سؤال ثان - لماذا تختفي مجالات اللاعودة هذه؟ وإذا تبخرت الثقوب السوداء ، فلماذا لا يخرج منها الضوء وكل المواد الكونية التي سحبت منها؟ عندما تبدأ المادة في منطقة التفرد في التوسع ، تنخفض الجاذبية تدريجياً. نتيجة لذلك ، يتحلل الثقب الأسود ببساطة ، ويبقى الفراغ الخارجي العادي في مكانه. يتبع هذا لغز آخر - أين ذهب كل شيء؟

الجاذبية - مفتاحنا لمستقبل سعيد؟

الباحثون واثقون من أن مستقبل الطاقة للبشرية يمكن أن يتشكل من خلال ثقب أسود. لا يزال ما بداخل هذا النظام مجهولًا ، لكن كان من الممكن إثبات أنه في أفق الحدث ، يتم تحويل أي مادة إلى طاقة ، ولكن ، بالطبع ، جزئيًا. على سبيل المثال ، الشخص ، الذي يجد نفسه بالقرب من نقطة اللاعودة ، سيعطي 10 في المائة من مادته لمعالجتها إلى طاقة. هذا الرقم هو ببساطة ضخم ، فقد أصبح ضجة كبيرة بين علماء الفلك. الحقيقة هي أنه على الأرض ، عندما يتم معالجة المادة إلى طاقة بنسبة 0.7 في المائة فقط.

ثقب أسود
منطقة في الفضاء نشأت نتيجة لانهيار الجاذبية التام للمادة ، حيث يكون التجاذب الثقالي قويًا جدًا بحيث لا يمكن للمادة ولا الضوء ولا غيرها من ناقلات المعلومات أن تتركها. لهذا الجزء الداخليالثقب الأسود ليس له علاقة سببية ببقية الكون ؛ لا يمكن أن تؤثر العمليات الفيزيائية التي تحدث داخل الثقب الأسود على العمليات التي تتم خارجها. الثقب الأسود محاط بسطح له خاصية غشاء أحادي الاتجاه: تسقط المادة والإشعاع من خلاله بحرية في الثقب الأسود ، لكن لا شيء يستطيع الهروب منه. هذا السطح يسمى "أفق الحدث". نظرًا لوجود مؤشرات غير مباشرة حتى الآن على وجود ثقوب سوداء على بعد آلاف السنين الضوئية من الأرض ، فإن عرضنا الإضافي يعتمد بشكل أساسي على النتائج النظرية. الثقوب السوداء ، التي تنبأت بها النظرية العامة للنسبية (نظرية الجاذبية التي اقترحها أينشتاين في عام 1915) وغيرها من نظريات الجاذبية الأكثر حداثة ، تم إثباتها رياضياً بواسطة R.Openheimer و H. Snyder في عام 1939. لكن خصائص المكان والزمان في محيط هذه الأجسام تبين أنه أمر غير عادي لدرجة أن علماء الفلك والفيزيائيين لم يأخذوها على محمل الجد لمدة 25 عامًا. ومع ذلك ، أجبرتنا الاكتشافات الفلكية في منتصف الستينيات على النظر إلى الثقوب السوداء على أنها حقيقة فيزيائية محتملة. يمكن لاكتشافهم ودراستهم تغيير فهمنا للمكان والزمان بشكل أساسي.
تكوين الثقوب السوداء.طالما أن التفاعلات النووية الحرارية تحدث في الجزء الداخلي من النجم ، فإنها تدعم درجة حرارة عاليةوالضغط ، مما يمنع النجم من الانهيار تحت تأثير جاذبيته. ومع ذلك ، بمرور الوقت ، ينضب الوقود النووي ويبدأ النجم في الانكماش. تظهر الحسابات أنه إذا لم تتجاوز كتلة النجم ثلاث كتل شمسية ، فإنه سيفوز في "معركة الجاذبية": سيتوقف انهيار جاذبيته بضغط المادة "المنحلة" ، وسيتحول النجم إلى قزم أبيض إلى الأبد أو نجم نيوتروني. ولكن إذا كانت كتلة النجم أكثر من ثلاث كتل شمسية ، فلا شيء يمكن أن يوقف انهياره الكارثي وسرعان ما سيختفي تحت أفق الحدث ، ليصبح ثقبًا أسود. بالنسبة لثقب أسود كروي كتلته M ، يشكل أفق الحدث كرة بمحيط استوائي أكبر بمقدار 2p مرة من "نصف قطر الجاذبية" للثقب الأسود RG = 2GM / c2 ، حيث c هي سرعة الضوء و G هي ثابت الجاذبية. ثقب أسود كتلته 3 كتل شمسية يبلغ نصف قطر جاذبيته 8.8 كيلومترات.

إذا لاحظ عالم الفلك نجمًا في لحظة تحوله إلى ثقب أسود ، فسيرى في البداية كيف يتقلص النجم بشكل أسرع وأسرع ، ولكن مع اقتراب سطحه من نصف قطر الجاذبية ، سيتباطأ الضغط حتى يتوقف تمامًا. في الوقت نفسه ، يضعف الضوء القادم من النجم ويتحول إلى اللون الأحمر حتى ينطفئ تمامًا. هذا لأنه في المعركة ضد قوة الجاذبية العملاقة ، يفقد الضوء الطاقة ويستغرق المزيد والمزيد من الوقت حتى يصل إلى المراقب. عندما يصل سطح النجم إلى نصف قطر الجاذبية ، سيستغرق الضوء الذي يهرب منه وقتًا غير محدود للوصول إلى الراصد (وبذلك ، ستفقد الفوتونات طاقتها تمامًا). وبالتالي ، لن ينتظر الفلكي أبدًا هذه اللحظة ، ناهيك عن رؤية ما يحدث للنجم الموجود أسفل أفق الحدث. لكن من الناحية النظرية ، يمكن دراسة هذه العملية. يُظهر حساب الانهيار الكروي المثالي أنه في وقت قصير يتقلص النجم إلى نقطة يتم فيها الوصول إلى قيم عالية لا متناهية للكثافة والجاذبية. تسمى هذه النقطة بـ "التفرد". علاوة على ذلك ، يُظهر التحليل الرياضي العام أنه إذا نشأ أفق الحدث ، فإن الانهيار غير الكروي يؤدي إلى التفرد. ومع ذلك ، كل هذا صحيح فقط إذا كانت النظرية العامة للنسبية قابلة للتطبيق على المقاييس المكانية الصغيرة جدًا ، وهو ما لسنا متأكدين منه بعد. تعمل قوانين الكم في العالم المجهري ، ولم يتم إنشاء نظرية الجاذبية الكمومية بعد. من الواضح أن التأثيرات الكمومية لا يمكن أن تمنع النجم من الانهيار في الثقب الأسود ، لكنها يمكن أن تمنع ظهور التفرد. النظرية الحديثةيشير التطور النجمي ومعرفتنا بالسكان النجميين للمجرة إلى أنه من بين 100 مليار نجم يجب أن يكون هناك حوالي 100 مليون ثقب أسود تشكلت أثناء انهيار أكثر النجوم ضخامة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن العثور على ثقوب سوداء ذات كتلة كبيرة جدًا في النوى. مجرات كبيرة، بما في ذلك بلدنا. كما لوحظ بالفعل ، في عصرنا ، يمكن فقط لكتلة تزيد عن ثلاثة أضعاف كتلة الشمس أن تصبح ثقبًا أسود. ومع ذلك ، مباشرة بعد الانفجار العظيم ، والتي من خلالها كاليفورنيا. قبل 15 مليار سنة ، بدأ توسع الكون ، يمكن أن تولد ثقوب سوداء من أي كتلة. يجب أن يكون أصغرها ، بسبب التأثيرات الكمومية ، قد تبخر ، وفقد كتلته في شكل إشعاع وتدفق جسيمات. لكن "الثقوب السوداء البدائية" التي تزيد كتلتها عن 1015 جرامًا يمكنها البقاء على قيد الحياة حتى يومنا هذا. يتم إجراء جميع حسابات الانهيار النجمي بافتراض انحراف طفيف عن التناظر الكروي وإظهار أن أفق الحدث يتشكل دائمًا. ومع ذلك ، مع وجود انحراف قوي عن التناظر الكروي ، يمكن أن يؤدي انهيار النجم إلى تكوين منطقة ذات جاذبية قوية غير محدودة ، ولكنها غير محاطة بأفق حدث ؛ يطلق عليه "التفرد العاري". لم يعد ثقبًا أسود بالمعنى الذي ناقشناه أعلاه. يمكن للقوانين الفيزيائية القريبة من التفرد العاري أن تتخذ شكلاً غير متوقع للغاية. في الوقت الحالي ، يُنظر إلى التفرد العاري على أنه جسم غير محتمل ، بينما يؤمن معظم علماء الفيزياء الفلكية بوجود ثقوب سوداء.
خصائص الثقوب السوداء.بالنسبة لمراقب خارجي ، تبدو بنية الثقب الأسود بسيطة للغاية. في عملية انهيار نجم في ثقب أسود في جزء صغير من الثانية (وفقًا لساعة مراقب بعيد) ، كل ما في الأمر الميزات الخارجية، المرتبطة بعدم تجانس النجم الأصلي ، تنبعث في شكل موجات جاذبية وكهرومغناطيسية. الثقب الأسود الثابت الناتج "ينسى" كل المعلومات عن النجم الأصلي ، باستثناء ثلاث كميات: الكتلة الكلية ، والزخم الزاوي (المرتبط بالدوران) والشحنة الكهربائية. من خلال دراسة الثقب الأسود ، لم يعد من الممكن معرفة ما إذا كان النجم الأصلي يتكون من مادة أو مادة مضادة ، سواء كان على شكل سيجار أو فطيرة ، وما إلى ذلك. في ظل الظروف الفيزيائية الفلكية الحقيقية ، سوف يجذب الثقب الأسود المشحون جزيئات الإشارة المعاكسة من الوسط النجمي ، وستصبح شحنته صفرية بسرعة. سيكون الجسم الثابت المتبقي إما "ثقب أسود شوارزشيلد" غير دوار ، والذي يتميز فقط بالكتلة ، أو "ثقب أسود كير" دوار ، والذي يتميز بالكتلة والزخم الزاوي. تم إثبات تفرد الأنواع المذكورة أعلاه من الثقوب السوداء الثابتة في إطار النظرية العامة للنسبية من قبل دبليو إسرائيل ، وبي.كارتر ، وس. هوكينج ، ود. وفقًا للنظرية النسبية العامة ، ينحني المكان والزمان بواسطة مجال الجاذبية للأجسام الضخمة ، مع حدوث أكبر انحناء بالقرب من الثقوب السوداء. عندما يتحدث الفيزيائيون عن فترات من الزمان والمكان ، فإنهم يقصدون قراءة الأرقام من أي ساعة أو مسطرة فعلية. على سبيل المثال ، يمكن أن يلعب دور الساعة بواسطة جزيء له تردد معين من التذبذبات ، ويمكن أن يُطلق على العدد بين حدثين "فاصل زمني". بشكل ملحوظ ، تؤثر الجاذبية على كل شيء. الأنظمة الفيزيائيةالشيء نفسه: تظهر جميع الساعات أن الوقت يتباطأ ، وتظهر جميع المساطر أن الفضاء يتمدد بالقرب من ثقب أسود. هذا يعني أن الثقب الأسود ينحني هندسة المكان والزمان حول نفسه. بعيدًا عن الثقب الأسود ، هذا الانحناء صغير ، لكن بالقرب منه كبير جدًا بحيث يمكن لأشعة الضوء أن تتحرك حوله في دائرة. بعيدًا عن الثقب الأسود ، فإن مجال الجاذبية الخاص به موصوف تمامًا بواسطة نظرية نيوتن لجسم من نفس الكتلة ، ولكن بالقرب منه ، تصبح الجاذبية أقوى بكثير مما تتنبأ به نظرية نيوتن. أي جسم يسقط في ثقب أسود سوف يتمزق قبل فترة طويلة من عبوره لأفق الحدث بفعل قوى جاذبية المد والجزر القوية الناشئة عن الاختلاف في الجذب على مسافات مختلفة من المركز. يكون الثقب الأسود جاهزًا دائمًا لامتصاص المادة أو الإشعاع ، وبالتالي زيادة كتلته. يتم تحديد تفاعله مع العالم الخارجي من خلال مبدأ هوكينج البسيط: لا تتناقص مساحة أفق الحدث للثقب الأسود أبدًا ، إذا لم تأخذ في الاعتبار الإنتاج الكمي للجسيمات. اقترح ج. بيكنشتاين في عام 1973 أن الثقوب السوداء تخضع لنفس القوانين الفيزيائية مثل أجساد مادية، ينبعث ويمتص الإشعاع (نموذج "الجسم الأسود"). وقد أظهر هوكينج ، الذي تأثر بهذه الفكرة ، في عام 1974 أن الثقوب السوداء يمكن أن تنبعث منها المادة والإشعاع ، لكن هذا لن يكون ملحوظًا إلا إذا كانت كتلة الثقب الأسود نفسه صغيرة نسبيًا. يمكن أن تنشأ مثل هذه الثقوب السوداء مباشرة بعد الانفجار العظيم ، الذي بدأ في توسع الكون. يجب ألا تزيد كتل هذه الثقوب السوداء الأولية عن 1015 جم (مثل كويكب صغير) ، وحجمها من 10 إلى 15 مترًا (مثل البروتون أو النيوترون). يؤدي حقل جاذبية قوي بالقرب من ثقب أسود إلى ظهور أزواج من الجسيمات والجسيمات المضادة ؛ يمتص الثقب أحد جسيمات كل زوج ، وينبعث الثاني في الخارج. يجب أن يتصرف الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 1015 جم مثل جسم بدرجة حرارة 1011 كلفن ، وتتناقض فكرة "تبخر" الثقوب السوداء تمامًا مع الفكرة الكلاسيكية التي تعتبرها أجسامًا لا تستطيع أن تشع.
ابحث عن الثقوب السوداء.تشير الحسابات في إطار نظرية النسبية العامة لأينشتاين فقط إلى إمكانية وجود الثقوب السوداء ، ولكنها لا تثبت بأي حال وجودها في العالم الحقيقي ؛ اكتشاف ثقب أسود حقيقي سيكون خطوة مهمةفي تطوير الفيزياء. يعد البحث عن ثقوب سوداء معزولة في الفضاء أمرًا صعبًا للغاية: لن نتمكن من تحديد جسم صغير مظلم مقابل سواد الفضاء. لكن هناك أمل في اكتشاف الثقب الأسود من خلال تفاعله مع الأجسام الفلكية المحيطة به ، من خلال تأثيره المميز عليها. يمكن أن توجد الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات ، فتلتهم النجوم باستمرار هناك. بالتركيز حول الثقب الأسود ، يجب أن تشكل النجوم قممًا مركزية للسطوع في قلب المجرات ؛ البحث جار الآن. طريقة بحث أخرى هي قياس سرعة حركة النجوم والغازات حول الجسم المركزي في المجرة. إذا كانت المسافة بين الجسم المركزي معروفة ، فيمكن حساب كتلته ومتوسط ​​كثافته. إذا تجاوزت بشكل كبير الكثافة الممكنة لعناقيد النجوم ، فيُعتقد أن هذا ثقب أسود. بهذه الطريقة ، في عام 1996 ، قرر جيه موران وزملاؤه أنه في مركز المجرة NGC 4258 ، من المحتمل وجود ثقب أسود كتلته 40 مليون كتلة شمسية. أكثر الأمور الواعدة هو البحث عن ثقب أسود في الأنظمة الثنائية ، حيث يمكن أن يدور ، مقترنًا بنجم عادي. المركز المشتركبالوزن. من خلال إزاحة دوبلر الدورية للخطوط في طيف النجم ، يمكن للمرء أن يفهم أنه يقترن بجسم معين وحتى تقدير كتلة الأخير. إذا تجاوزت هذه الكتلة 3 كتل شمسية ، ولم يكن من الممكن ملاحظة إشعاع الجسم نفسه ، فمن المحتمل جدًا أن يكون هذا ثقبًا أسود. في النظام الثنائي المضغوط ، يمكن للثقب الأسود أن يلتقط الغاز من سطح نجم عادي. يتحرك هذا الغاز في مدار حول الثقب الأسود ، ويشكل قرصًا ، وعند اقترابه من الثقب الأسود في دوامة ، يصبح شديد الحرارة ويصبح مصدرًا قويًا. الأشعة السينية. يجب أن تشير التقلبات السريعة في هذا الإشعاع إلى أن الغاز يتحرك بسرعة في مدار نصف قطر صغير حول جسم صغير ضخم. منذ سبعينيات القرن الماضي ، تم اكتشاف العديد من مصادر الأشعة السينية في أنظمة ثنائية مع وجود علامات واضحة على وجود ثقوب سوداء. يعتبر أكثرها واعدًا هو الأشعة السينية الثنائية V 404 Cygnus ، حيث تقدر كتلة المكون غير المرئي بما لا يقل عن 6 كتل شمسية. ومن المرشحين البارزين الآخرين للثقب الأسود في أنظمة الأشعة السينية الثنائية Cygnus X-1 و LMCX-3 و V 616 Unicorn و QZ Chanterelles و X-ray novae Ophiuchus 1977 و Mukha 1981 و Scorpio 1994. باستثناء LMCX -3 ، الموجودة في Bolshoi Magellanic Cloud ، جميعها موجودة في مجرتنا على مسافات تصل إلى 8000 سيفرت. سنوات من الأرض.
أنظر أيضا
علم التجميل.
جاذبية ؛
الانهيار الجاذبي
النسبية.
علم الفلك خارج الغلاف الجوي.
الأدب
Cherepashchuk A.M. كتل الثقوب السوداء في الأنظمة الثنائية. Uspekhi fizicheskikh nauk ، المجلد 166 ، ص. 809 ، 1996

موسوعة كولير. - مجتمع مفتوح. 2000 .

شاهد ما هو "الثقب الأسود" في القواميس الأخرى:

الثقب الأسود ، منطقة محلية من الفضاء الخارجي لا تستطيع المادة أو الإشعاع الهروب منها ، وبعبارة أخرى ، تتجاوز سرعة الفضاء الأولى سرعة الضوء. تسمى حدود هذه المنطقة بأفق الحدث. القاموس الموسوعي العلمي والتقني

فضاء جسم ناتج عن انضغاط الجسم بفعل الجاذبية. تصل إلى أحجام أصغر من نصف قطر الجاذبية rg = 2g / c2 (حيث M هي كتلة الجسم ، G هي ثابت الجاذبية ، c هي القيمة العددية لسرعة الضوء). توقع الوجود في ... ... موسوعة فيزيائية

موجود ، عدد المرادفات: نجمتان (503) غير معروف (11) قاموس مرادف أيسيس. في. تريشين. 2013 ... قاموس مرادف