الثقوب السوداء هي أكثر الاسماء غرابةً في عالم الفيزياء وأكثر الظواهر إخافةً وهي نقاط رعب في السماء وكان سبب ظهور هذه الظاهره هو إكتشاف "رومر" أن للضوء سرعة محدوده وهذا الاكتشاف يطرح تساؤل لماذا لاتزيد سرعة الضوء الى سرعة أكبر كانت الأجابه لأنه قد تكون للجاذبيه تأثير على الضوء ومن هذا الأكتشاف كتب "جون مينشل " عام 1783 مقالاً أشار فيه إلى أنه قد يكون لنجم الكثيف المتراص جاذبيه شديدة جداً ،إلى أن الضوء لا يمكنه الإفلات منها . فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية، واقترح أيضاً وجود نجوم عديدة من هذه النجوم ،مع أننا لا يمكننا أن نرى الضوء لأنها لا تبعثه إلا أننا نستطيع تلمس جاذبيتها. وهذه النجوم ما نسميه "بالثقوب السوداء " . فهي فجوات في الفضاء، وأهملت هذه الأفكار لان نظريه الموجات للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت لأنها تتوافق مع فيزياء "نيوتن " ولم تأت نظريه متماسكة عن كيفية تأثر الضوء بالجاذبية إلا يوم عرض" آينشتاين " النسبية العامة 1915 م . ولم يفهم ما تحتويه النسبية من مضامين إلا بعد فترة طويلة بالنسبة لنجوم الكبيرة .

حياة النجوم

في البداية سنوضح الدورة الحياتية لنجوم .فالنجم يتكون عندما تأخذ كم كمية من الغازات غالباً تكون من الهيدروجين بالتجمع والتهافت والانخساف على بعضها البعض تحت جاذبية ومع هذا التقلص يزداد تصادم الغازات فيما بينها بسر عات كبيره و يسخن الغاز حتى يصبح حار جداً إلى درجة أن تندمج ذرات الهيدروجين عند تصادمها لتكونّ الهليوم ،وهذا التفاعل يشبه القنبلة الهيدروجينية وهي التي تجعل النجم مشع وان هذه الحرارة تزيد من ضغط الغازات إلى أن يصبح كافياً لتوازن مع التجاذب التثاقلي فيتوقف الغاز عن التقلص وتبقى النجوم مستقرة فترة طويلة حيث تعادل حرارة التفاعلات النووية مع قوة التجاذب التثاقلي(أي انه يكون في حالة توازن توقفه عن الانخساف مثل التوازن بين الجاذبيه والقوه الطارده المركزيه) ولكن في النهاية ينضب الهيدروجين من النجم وغيره من الوقود الأخر . فكلما كانت كمية الوقود كبيرةً عند ولادة النجم كان نضوبه أسرع لأنه كلما كانت كتلة النجم كبيره وجب أن تكون حرارته عالية من أجل مقاومة تجاذبه التثاقلي وكلما كانت حرارته عالية كان أسرع استهلاك للوقود . ولأن شمسنا من النجوم المتوسطة فإنه على الأقل يوجد بها وقود يكفي خمسة آلاف مليون سنه فقط !! وعندما ينضب الوقود فإن النجم يبدأ في التبرد وبالتالي بالتقلص . حسب " تشاندرا زيخار" كم يمكن أن يكون حجم النجم ضخم ويستطيع مقاومة جاذبيته الذاتية بعد أن يكون قد استهلك كامل وقوده. فعندما يكون النجم صغيراً تقترب جسيمات المادة من بعضها البعض كثيراً ووفقاً لمبدأ "باولي " في الاستبعاد يجب أن تكون سر عات الجسيمات متفاوتة جداً وهذا يجعلها تتنافر وبالتالي يتمدد النجم وهكذا يستقر النجم على حجم (( نصف قطره )) ثابت وهكذا تتعادل الجاذبية كما كانت عند بداية النجم أدرك (تشاندرا زيخار)أن هناك حدود للتنافر الذي يقدمه مبدأ الاستبعاد.فالنسبية تحدد الفارق الأقصى بين السر عات التي بين الجسيمات في النجم بسرعة الضوء وبذلك يصبح النجم كثيفا بما فيه الكفاية و يكون التنافر اقل من قوة الجاذبية حسب (تشاندرا زيخار)الكتلة التي لا يمكن للنجم مقاومة جاذبيته وتعرف بحدود (تشاندرا زيخار)وكانت هذه ألا فكار لها مفاهيم حول مصير النجوم

1-.إذا كانت كتلة النجم دون حدود(تشاندرا زيخار)قد يتوقف في النهاية عن التقلص ليستقر على شكل (قزم ابيض) و يكون ذا كثافة عالية مئات الأطنان في الانش الواحد ونشاهد عددا كبيرا من هذه النجوم البيضاء وكان أحد أول ما ا كتشف نجم يدور حول الشعرى اسطع نجم في السماء .

2- وكانت هناك نهاية أخرى محتملة لنجم عندما تكون كتلة النجم ضعف كتلة شمسنا ولكن اصغر بكثير من القزم الأبيض وتحقق هذه النجوم مبدأ تنافر الاستبعاد بين النيترونات والبروتونات اكثر منه بين الإلكترونات ولذلك سميت نجوم نيوترونية قد لا يتعدى نصف قطرها عشرة أميال أو نحوه مع كثافة عالية تعد بمئات الملايين من الأطنان في الانش الواحد ويتم التنبؤ بوجودها ولم يتمكن من مشاهدتها ولم تكتشف إلا بعد فترة طويلة .

هــــــــل يــعــقـــل؟؟؟
ولكن النجوم التي تتجاوز كتلتها حدود(تشاندرا زيخار) تواجه مشكلة كبيرة عند نفاذ وقودها قد تنفجر أو تقذف بعض المادة لتخفيف كتلتها إلى مادون الحدود كي تتفادى الانسحاق بالجاذبية .كانت النتيجة مذهلة حيث أن النجم يتحول إلى نقطة حتى آينشتاين كتب مقالا أعلن فيه انه لا يمكن للنجوم أن تتقلص إلى الصفر وأهملت هذه الفكرة إلى ما بعد الحرب العالمية الثانية . وكان تصورنا لأعمال (أوبنها يمر) المكلف بالنووية في الحرب العالمية كالآتي:
اعمل اوبينهايمر
يغير حقل جاذبية النجم مسارات أشعة الضوء في الزمكان ومخاريط الضوء التي تشير إلى المسارات التي تتبعها الضوء في الزمكان ومضات ضوئية تكون منحنية قليلا نحو الداخل وهذا ما اثبت عندما شُهِد انحناء الضوء عند كسوف الشمس ومع تقلص النجم تزداد الجاذبية على سطحه فتنحني المخاريط نحو الداخل بشكل كبير حتى يصعب على الضوء الإفلات من الجاذبية وبحسب النظرية النسبية لا يمكن لأي جسم السير بأسرع من الضوء إذاً لاشي يمكنه الإفلات من حقل الجاذبية إذاً لدينا منطقة من لزمان والمكان لا يمكن الإفلات منها وهذه المنطقة نسميها الثقوب السوداء وتسمى حدودها ( أفق الحدث ) .
تخيل كيف ينفجر نجم أو كيف يموت أو كيف يولد؟ بإختصار كيف يتكون ثقب اسود؟
وكي نفهم ما يحدث عند الانسحاق ونحن نراقب الحدث لابد لنا من تذكر أن الزمان ليس مطلق كما أشارت النسبية وكي نتصور ما يحدث تخيل أن مجموعة من رواد الفضاء كانوا في مركبة تدور حول نجم قبيل انسحاقه ووضعوا أحدهم على سطح النجم وكان هذا الرائد يطلق إشارات كل ثانية وكان النجم ينسحق الساعة (2) فإن أخر الثواني التي يطلق فيها الإشارات تكون أطول بالنسبة لرواد المركبة الفضائية إلا أنهم سوف ينتظرون الإشارة التي تدل على الساعة (2) إلى الأبد وهي التي تعلن انسحاق النجم لكنها لن تفلت من الجاذبية . يتدرج اللون الإشعاعي من النجم أحمر فأكثر احمرار إلى أن يعتم ولا يبقى منه إلا ثقب اسود في الفضاء إلا أن النجم يستمر في ممارسة قوة الجاذبية . ومن المعلوم أن الجاذبية تضعف كلما ابتعدنا عن النجم أي أن الجاذبية على قدمي رائد الفضاء أكبر منها على رأسه وهذا سوف يمط الرائد بشكل كبير أو يقطعه أو بالأصح سوف يكون عبارة عن مسبح من الذرات واصغر فتتابع هذه الجزيئات الصغرى في دخولها لثقب الأسود مثل " مسبحة مقطوعة " .
أعمال روجربنروز
وكانت أعمال" روجر بنروز" بحسب النسبية العامة لابد أن يكون هناك تفرد ( singunarity ) ذو كثافة لا متناهيه وكذلك إنحاء في الزمكان داخل الثقب الأسود أنه أشبه بالانفجار العظيم في بداية النشأة وبداية الزمان وستكون نهاية الزمان ونهاية هذا النجم المنسحق وفي هذا التفرد ولا يمكن للمعلومات أن تأتينا لأنها قد تعطلت إلا أن أي مشاهد خارج التفرد لا يتأثر بتعطيل هذه القوانين (وهذا يعني ان قوانين الفيزياء التي نعرفها لاتعمل داخل الثقب الاسود لانها تكون معطله مثل النفجار العظيم تتعطل فيه القوانين لكن نحن خارج الثقب الاسود لا نتاثر بهذا التعطيل). الثقوب السوداء الدوديه
وهناك حلول أخرى لنسبية العامة تحمي رائد الفضاء كي يتفادى الإصطدام بالتفرد وهي أن يقع وسط ثقب دودي ويخرج في منطقة أخرى للكون هذه الحلول تفتح إمكانات كبيرة في السفر عبر الفضاء والزمان ولكن هذه الأحداث ليست مستقرة فوجود أي شي قد يغيرها والشخص الموجود في التفرد لا يمكن أن يكون إلا في مستقبلة لان قوانين الرقابة الكونية تنص على أنة لا يمكن أن يكون التفرد إلا في الماضي السحيق (الانفجار العظيم ) أو في المستقبل ويحتمل أن تثبت أي صيغة لرقابة الكوني أنه قد يكون ممكن السفر عبر الماضي على مقربة بالتفرد العادي .
الثقوب السوداءوالكموميه والنوافير التي تخرج منهاوكيف تشع هذه الثقوب؟
أفق الحدث هي حدود منطقة من الزمان والمكان التي لا يمكن الإفلات منها وتعمل على شكل غشاء ذو اتجاه واحد وهو داخل الثقب لا خارجة وهو مسار الضوء في الزمكان وهو يحاول الإفلات من الثقوب السوداء وبما انه لا شي يمكنه السير بأسرع من الضوء فإن أي شي يقع في هذه المنطقة سوف يبلغ بسرعة منطقة ذات كثافة عالية ونهاية الزمان . وتتنبأ النسبية العامة بأن الأجسام الثقيلة المتحركة سوف تتسبب ببث موجات جاذبية وهي تموجات في انحناء الفضاء( هذه التموجات على حسب فهمي هي ليست مثل موجات الراديوا بل هي موجات في الزمكان تخيل انك تمشي في بركة ماء سوف تتكون موجات من الماء بسبب حركة في البركه هي هذه الموجات الناشئه) تنتقل بسرعة الضوء وتشبه موجات الضوء التي هي تموجات الحقل الكهرمغناطيسي إلا أنها يصعب اكتشافها وهي كالضوء تأخذ الطاقة من الأجسام التي تبثها وبالتالي يتوقع أن ينهار نظام من الأجسام الضخمة ويعود في النهاية إلى وضع مستقر لان الطاقة في أي حركة سوف تحمل بعيداً "مثل أي قطعة فلينية في الماء فإنها تغطس وتطفوامرات عدة ولكن بما أن التموجات تحمل طاقتها بعيداً فإنها تستقر أخيرا " وعلى سبيل المثال دوران الأرض حول الشمس يولد موجات جاذبية ويكون تأثير مسارات الطاقة في تغير مدار الأرض حول الشمس الذي يؤدي في آخر المطاف إلى أن الأرض تقترب من الشمس حتى تستقر داخلها ومعدل ضياع الطاقة ضئيل جداً .وشوهد هذا التأثير في نظام النجم النابض وهو نوع خاص من النجوم النيترونية تبث نبضات منتظمة من موجات الراديو ويضم هذا النظام نجمين نيترونيين يدوران حول بعضهما البعض .

ماهو شكل النجوم التي تكون منها الثقب الاسود هل يجب ان تكون مكوره ؟؟
أن الطاقة التي يفقدها النجمين في بث موجات الجاذبة تجعلهما يتلو لبان الواحد تجاه الأخر . وفي عام 1967 ، حدثت ثورة في دراسة الثقوب السوداء على يد العالم "إزرائيل " - وهو عالم كندي ولد في برلين – لقد بين أن الثقوب السوداء غير الدوار ، وفقاً لنسبية العامة لابد أن تكون بسيطة جداً فهي كروية تماماً . ولا يتوافق حجمها إلا على كتلتها وان أي ثقبين سوداوين ، بكتلة متساوية هما متساويتان . وقد أمكن وضعهما عن طريق حل خاص لمعادلات " آينشتاين " قبل النسبية العامة بقليل كان من المعتقد به أن الثقب الأسود لا يتكون إلا عن انسحاق جسم كروي تماماً . وان النجوم ليست كروية تماماً ، لا يمكن بالتالي أن يسحق إلا بشكل تفرداً عارياً ، لكن هتاك تفسيرات مختلفة لنتيجة " إزرائيل " تبناها " روجربيزور " و " جون هويلر " فقد أبديا أن الحركات السريعة في انسحاق النجم يعني أن موجات الجاذبية المنبعثة منه تجعله اكثر كروية والى أن يستقر في وضع ثابت ويصبح كروياً بشكل دقيق ، وعلى حسب هذه النظرية أي نجم دوار يصبح كروياً مهما كان شكله وبنيته الداخلية معقدتين . سوف ينتهي بعد انسحاقه بالجاذبية إلى ثقب أسود كروي تماماً يتوقف حجمه على كتلته وقد أثبت وثبت بشكل عام . وفي عام 1963 وجد "دوي كير " مجموعة من الحلول لمعادلات النسبية العامة نصف الثقوب السوداء الدوارة التي أغفلها "إزرائيل " . فإذا كانت الدورات صفر يكون الثقب الأسود كروي تماماً ويصبح الحل مماثلاً لحل "شوار زشيلد" . إذا كان الدوران غير صفر ينتفخ الثقب الأسود نحو الخارج قرب مستوى خط استوائه تماماً مثل ((الأرض منتفخة من تأثير دورانها )) فقد افترض إزرائيل أن أي جسم ينسحق ليكون ثقبلاً أسوداً سوف ينتهي إلى وضع مستقر كما يصف حل كير . على ماذا يعتمد حجم الثقب الاسود؟
وفي عام 1970 بين "براندون كارتر " أن حجم وشكل أي ثقب اسود ثابت الدوران يتوقف فقط على كتلة ومعدل دورا نه بشرط يكون له محور تناظر ، وبعد فترة اثبت "ستيف هوكنغ "أن أي ثقب اسود ذو دوران ثابت سوف يكون له محور تناظر . واستخدم "رو بنسون " هذه النتائج ليثبت أنة بعد انسحاق الجاذبية بان الثقب الأسود من الاستقرار على وضع يكون دوار ولكن ليس نابضاً،وأيضا حجمه وشكله يتوقفان على كتلته ومعدل دور انه دون الجسم الذي انسحق ليكونه .
ماهي الأدله على وجود هذه الثقوب؟
وهذه الثقوب السوداء لا دليل عليها سوى حسابات مبنية على النسبية لذلك كان هناك من لم يصدق بها. وفي عام 1963 رصد "مارتن سميدت " وهو عالم فلكي أمريكي الإنزياح نحو الأحمر في طيف جسم باهت يشبه النجم في اتجاه مصدر موجات الراديو فوجد أنة اكبر من كونه ناتج عن حقل جاذبية فلو كان إنزياح بالجاذبية نحو الأحمر لكان الجسم كبير الكتلة وقريباً منا بحيث تنزاح مدرات الكواكب في نظام شمسي . وهذا الإنزياح نحو الأحمرناتج توسع الكون وهذا يعني بدورة أن الجسم بعيداً جداً عنا ولكي يرى على هذه المسافة الكبيرة لابد وانه يبث مقدار هائلاً من الطاقة والتفسير الوحيد لهذا ناتج انسحاق بالجاذبية ليس لنجم واحد بل لمنطقة مركزية من إحدى المجرات بكاملها وتسمى الكوازر وتعني شبيه النجوم . اتصال مع حظارات غربيه !!!!! وما هي الكوازارات؟؟
وفي عام 1967 اكتشفت "جوسلين بل" أجسام في الفضاء تبث نبضات منتظمة من موجات الراديو وكانت تعتقد بأنها اتصلت مع حضارات غريبة في المجرة ولكنها توصلت إلى أن هذه النبضات ناتجة عن نجوم نابضة كانت في الواقع نجوم نيترونية دوارة تبث هذه النبضات هي بسبب تداخل معقد بين حقولها الجاذبية وبين المادة المحيطة بها وهذه النبضات هي الدليل الأول على وجود الثقوب السوداء ولكن هناك أسؤال يطرح نفسه ! .
كيف يمكن لنا اكتشاف أو استشعار الثقب الأسود بما انه لا يبعث ضوء !؟؟
الحل : هو دراسة القوة التي يمارسها الثقب الأسود على الأجسام المجاورة فقد شاهدوا نجم يدور حول آخر غير مرئي ولكن ليس هذا شرطً أن يكون النجم الغير مرئي ثقب اسود فقد يكون باهت . ومع هذه الجاذبية العالية والطاقة الهائلة التي يبثها الثقب الأسود فإنه قد يتولد جسيمات ذات طاقة عالية جداً قرب الثقب الأسود ويكون الحقل المغناطيسي شديداً بحيث تتجمع الجسيمات في نوا فير تنطلق خارجاً على طول محور الدوران ونشاهد مثل هذه الجسيمات في عدد من الكوازر .
الثقوب السوداء والكموميه وتوحيد النسبيه والكموميه اعظم نظريتبن في القرن!!
من فكرة تعريف الثقب الأسود كمجموعه من الأحداث التي لا يمكن الإفلات منها بعيدا ويعني إن الثقب الأسود أي أفق الحدث مكون من مسارات أشعة الضوء في الزمكان وبالتالي لا يستطيع الضوء الابتعاد عن الثقب الأسود بل يحوم عند أطرافه إلى الأبد,أن هذه المسارات لا يمكن أن تقترب من بعضها البعض فإذا اقتربت فلابد أن تندمج لتصبح واحدة وفي هذه الحالة تقع في ثقب اسود,ولكن إذا ابتلع الثقب الأسود هذه ألاشعه فهذا يعني أنها لم تكن على حدوده ,وهذا يعني انه يجب أن تكون الأشعة متوازية أو متباعدة وإذا كانت الأشعة التي يتألف منها أفق الحدث لا يمكنها أن تتقارب فإن مساحة أفق الحدث تبقى كما هي أو تتسع مع الزمان,وفي الواقع تتسع المساحة كلما وقع في الثقب الأسود مادة أو إشعاع وإذا تصادم ثقبان أسودان واندمجا معاً في ثقب واحد فإن مساحة أفق حدث الثقب الجديد تساوي مجموع مساحتي الثقبين الأوليين أو اكبر وبناءً على هذا التعريف وهذه الفكرة فسوف تكون حدود الثقب الأسود هي هي للثقب الأسود وأيضا مساحتهما بشرط أن يكون الثقب الأسود صار إلى وضع مستقر لا يتغير مع الزمن كان هذا السلوك لمساحة الثقب الأسود مستوحى إلى حد بعيد من سلوك مقدار مادي يدعى "أنتروبيا"-وهو مقياس درجة الخلل أو اضطراب نظام ما ويعرف تقدير أو وصف هذه الفكرة الدقيقة بالقانون الثاني للديناميكا الحرارية فهو ينص على إن "الأنتروبيا" لنظام معزول تتزايد باطراد وعندما يندمج نظامين معاً, تكون "أنتروبيا" النظام الموحد ,اكبر من مجموع الاثنين في كل منهما , اقترح طالب أبحاث اسمه "جاكوب بكنشتاين" إن مساحة أفق الحدث هي مقياس أنتروبيا لثقب الأسود ؛ فكلما سقطت فيه مادة تحمل أنتروبيا كلما اتسعت مساحة أفق الحدث ’بحيث أن مجموع أنتروبيا المادة خارج الثقوب السوداء ومساحة الآفاق لا تنقص أبدا , فإذا كان للثقب الأسود أنتروبيا فلابد أن تكون له حرارة كذلك كل جسم ذي حرارة معينه لابد أن يبث إشعاع بمعدل ما وهذا الإشعاع ضروري لتفادي خرق القانون الثاني للديناميكا . أي انه يجب أن تبث الثقوب السوداء إشعاعا ولكن الثقوب السوداء بحكم تعريفها بالذات أجسام يفترض أن لا تبث شيئا.
هل فعلا الثقوب السوداء تصدر إشعاعا؟؟ ولماذا نسميها سوداء اذاكانت مشعه وكيف نفهم التعريف بأنها لايمكن للضوء ان يفلت من جاذبيتها ؟؟
و في الحقيقة الثقوب السوداء الدوارة تبث جسيمات ولكن عندما أجرى ستيف هوكنق حساباته ظهرت له نتيجة مزعجه وهي انه حتى الثقوب السوداء غير الدوارة تبث جسيمات وهذه النتيجة كان يعتقد ستيف أنها ناتجة عن اعتماده تقدير خاطئ وأخيراً أكد له طيف هذه الجسيمات هو بالضبط ما قد يصدر عن جسم حار. كيف يبدو أن الثقب الأسود يمكنه بث جسيمات’ مادمنا نعرف أن لا شي يمكنه الإفلات من أفق الحدث؟؟؟؟؟ الجواب كما تفيد نظرية الكم ’ هو إن الجسيمات لا تصدر من داخل الثقب الأسود ’ بل من (الفراغ) الفضاء الفارغ خارج أفق الحدث للثقب الأسود مباشرة!!!!!!! وكي تتضح الصورة لابد من إعادة فكرة الأثير إلى أذهاننا لِوهله, إن ما نخاله فضاء فارغا لا يمكن أن يكون فراغ تماماً لان ذلك يعني إن جميع الحقول من الجاذبية وكهرومغنطيسيه سوف تكون صفرا بالضبط إلا إن قيمة الحقل ومعدل تغيره مع الزمن يشبهان موقع وسرعة الجسم: فمبدأ الارتياب يحتم أنه كلما عرفنا بالضبط واحدة من هاتين الكميتين تناقصت الدقة في الأخرى وهكذا ففي فضاء فارغ لا يمكن تحديد الحقل صفرا بدقه لأنه تكون له قيمه صفر ومعدل تغير صفر إذا لابد أن تكون هناك جسيمات في الفضاء تظهر ناره وتختفي تارة وتلغي بعضها تارة (من هنا ظهرت فكرة طاقة الصفر حاول البحث عن اعمال وحياة العالم نيكول تسلى)
وهذه الرسمة تشرح ألية الاشعاع ولا يمكن رؤية هذه الجسيمات أو اكتشافها بالكشاف لان تأثيراتها غير مباشرة ويتنبأ مبدأ الارتياب بوجود أزواج افتراضية متشابهة من جسيمات المادة بحيث يكون أحد الزوجين من المادة والأخر من المادة المضادة . وتخيل هذه الجسيمات على حدود الثقب الأسود أي على حدود أفق الحدث من الممكن جد أن يسقط الجسم الافتراضي الذي يحمل الطاقة السالبة وينجو الجسم ذو الطاقة الموجبة وبالنسبة لراصد من بعيد يبدو وكان الجسيم صادر عن الثقب الأسود ومع دفق الطاقة السالبة إلى داخل الثقب الأسود سوف تنخفض كتلة الثقب الأسود ولفقد الثقب الأسود لبعض كتلته تتضاءل مساحة أفق حدثه فكلما صغرت كتلة الثقب الأسود ارتفعت درجة الحرارة ومع ارتفاع درجة الحرارة يزداد معدل بثه الإشعاع فيتسارع نقصان كتلة اكثر فاكثر ولكن لا أحد يعلم ماذا يحدث للثقب الأسود إذا تضاءلت كتلته إلى درجه كبيره ولكن الاعتقاد الأقرب انه سوف ينتهي ويختفي في انفجار نهائي هائل من الإشعاع يعادل انفجار ملايين من القنابل الهيدورجينيه . فالثقب الأسود الأولى ذو الكتلة البدائية من ألف مليون طن يكون عمره مقاربا لعمر الكون . أما الثقوب السوداء البدائية ذات الكتلة دون هذه الأرقام فتكون قد تبخرت كليا . وتلك التي لها كتله أكبر بقليل تستمر في بث إشعاعات على شكل أشعة سينيه أشعة غاما وهذه الإشعاعات من سينيه وغاما تشبه الموجات الضوئية ولكن بطول موجي اقصر وتكاد هذه الثقوب لا تستحق صفة سوداء فهي حارة في الواقع إلى درجة(الاحمرار- ابيض) وتبث طاقة بمعدل يقارب عشرة آلاف ميغا واط.

ما هي احتمالات مشاهدتنا لهذه الثقوب ؟
قد نفتش عن أشعة غاما التي تبثها الثقوب السوداء الأولية طوال حياتها ومع إن إشعاعات معظمها سوف تكون ضعيفة بسبب بعدها عنا فإن اكتشافها يكون ممكن. ومن خلال النظر إلي خلفية أشعة غاما لا نجد أي دليل على ثقوب سوداء أوليه ولكنها تفيد بأنه لا يمكن تواجد اكثر من 300 منها في كل سنه ضوئية مكعبة من الكون . فلو كان تواجدها مثلا اكثر بمليون مره من هذا العدد فإن اقرب ثقب اسود إلينا على بعد ألف مليون كيلومتر , وكي نشاهد ثقب اسود أولى علينا أن نكشف عدة كمات من أشعة غاما صادره في اتجاه واحد خلال مدى معقول من الزمن كأسبوع مثلا ولكن نحتاج إلى جهاز استشعار كبير لأشعة غاما وأيضا يجب أن يكون في الفضاء الخارجي لان أشعة غاما لا يمكنها اختراق الطبقة الهوائية. إن اكبر مكشاف أشعة غاما الذي يمكنه التقاطها وتحديد نقطة الثقوب السوداء ألا وليه هو الطبقة الهوائية للأرض بكاملها فعندما يصطدم كم عالي من الطاقة من أشعة غاما بذرات جو الأرض يولد أزواجا من الإلكترونات والبوزيترونات (الإليكترونات المضادة ) ونحصل على وابلا من الإلكترونات على شكل ضوء يدعى أشعة "شيرنكوف". إن فكرة الإشعاع من الثقوب السوداء هي أول مثال من التنبؤ المتوقف على أساس على النظريتين الكبريتن لهذا القرن :النسبية العامة وميكانيكا الكم . وهذه أول إشارة إلى إن ميكانيكا الكم قادرة على حل التفردات التي تنبأت بها النسبيه العامة.
دور الخيال العلمي في القصه!!!
لقد اصبح السقوط في ثقب اسود أحد أشكال الرعب المتداولة في روايات الخيال العلمي , إلا إن هذه الثقوب أصبحت حقائق علميه وفي الحقيقة إن اكثر ما يهتم به كتاب الخيال العلمي هو ماذا يحدث للمرء إذا سقط في ثقب اسود .واحد التصورات الشائعة حول الموضوع هو انه إذا كان الثقب الأسود دوّرا فإنك تستطيع الدخول عبر ثقب صغير في الزمكان لتخرج منه إلى منطقة أخرى من الكون . تفتح هذه الأفكار إمكانيات هائلة للسفر عبر الفضاء ولكن للأسف لا يستطيع أحد أن يقفز إلى الثقب الأسود لأنه سوف يتمزق إلى أشلاء أو إلى جزيئات وسوف ينسحق من الوجود نهائيا ولكن الجسيمات التي يتكون منها جسدك سوف تظهر في كون أخر وهذا ليس أكيدا أيضا .
التناظرات الفيزيائيه تقودنا الى إكتشاف جديد!!
من المعروف إن قوانين الفيزياء مبنية على التناظرات وعلى هذا الأساس بما انه توجد أجسام تسمى ثقوب سوداء يمكن للأشياء السقوط فيها بلا عوده فإنه يجب أن تكون هناك أجسام تخرج منها الأشياء تسمى الثقوب البيضاء هنا يمكن للمرء افتراض إمكانية القفز في ثقب اسود في مكان ما ليخرج من ثقب أبيض في مكان آخر.فهذا النوع من السفر الفضائي ممكنا, فهناك حلول لنظرية النسبية العامة يمكن فيها السقوط في ثقب أسود ومن ثم الخروج من ثقب أبيض أيضا لكن الأعمال التالية بينت أن هذه الحلول جميعها غير مستقرة :فالاضطراب الضئيل قد يدمر أخدود الدودة أو المعبر الذي يصل بين الثقب الأسود والثقب الأبيض(او بين كوننا وكون موازي له) إن كل هذا الكلام الذي ذكر يستند إلي حسابات باستخدام النظرية النسبية العامة لآنيشتاين 0ولايمكن اعتبار هذه القياسات صحيحة تمام لأنها لا تاخذ مبدأ الارتياب بالحسبان . يفقد الثقب السود كتلته بإصدار الجسيمات والإشعاع حتى تصبح كتلته صفر ويختفي كليا لو افترضنا انه كانت مركبة فضاء قفزت إلى هذا الثقب ماذا يحدث يقول ستيف هوكنق بناءً على عمل أخير له إن المركبة سوف تذهب إلى كون طفل صغير خاص بها كون صغير مكتف ذاتيا يتفرع عن منطقتنا من الكون ( سوف احاول شرح فكرة الكون الطفل على قدر الفهم وذلك بأن تتخيل كميه من الزيت في حوض ماء وهي متجمعه حرك هذه الكميه بقلم سوف تنفصل كره صغيره من الزيت عن الكره الكبيره هذه الكره الصغيره هي الكون الطفل والكره الكبيره هي عباره عن كوننا ولاحظ ان الكره الصغيره قد ترجع وتتصل مع الكره الكبيره ) وقد يعود هذا الكون الطفل إلى الانضمام ثانيه إلى منطقتنا من الزمكان فأن فعل سيبدو لنا كثقب اسود آخر قد تشكل ثم تبخر والجسيمات التي سقطت في ثقب أسود تبدو كجسيمات مشعة من ثقب آخر. يبدو هذا وكأنه المطلوب للسماح بالسفر الفضائي عبر الثقوب السوداء لكن هناك عيوب في هذا المخطط لهذا السفر الكوني أولها انك لن تستطيع تحديد مكان توجهك أي لا تعلم إلى أين سوف تذهب وأيضا الأكوان الطفلة التي تأخذ الجسيمات التي وقعت في الثقب الأسود تحصل فيما يدعى بالزمن التخيلي يصل رجل الفضاء الذي سقط في الثقب الأسود إلى نهاية بغيضة مؤلمة فهو يتمزق بسبب الفرق بين القوى المطبقة على رأسه وقدميه حتى الجسيمات التي يتكون منها جسمه سوف تنسحق تواريخها في الزمن الحقيقي وستنتهي في متفرد ولكن تواريخها في الزمن التخيلي سوف تستمر حيث تعبر إلى كون طفل ثم تعود للظهور كجسيمات تشعها ثقب اسود أتخر ,إن على من يسقط في ثقب اسود أن يتخذ الشعار : فكر تخيليا. وما نعنيه هو إن الذهاب عبر ثقب اسود ليس مرشحا ليكون طريقة مرضية وموثوق بها للسفر الكوني .

الثقــــــــــــــــــــوب الســـــــــــــــــــــوداء

Black Holes




ما هى الثقوب السوداء؟



الثقب الأسود عبارة عن جسم كثيف كتلته ضخمة متجمعة في نقطة صغيرة وينتج هذا عند انتهاء عمر النجم وموته كما يتميز مركزه بقوة جذب هائلة بحيث لا يستطيع أي شيء بما في ذلك الضوء-بالرغم من سرعته الكبيرة- من التحرر من قوة الجذب هذه مما يؤدي إلى سقوطه داخل هذا الثقب وامتصاصه ، ولا يمكن للضوء أن يصدر من الثقب أبدا لذلك فهو مظلم ولا يمكن رؤيته.
ولكي تستطيع الأجسام الانفلات والهروب من قوة جذب الثقب فيجب أن تمتلك سرعة كبيرة جدا تساعدها على التحرر والهروب منها.
ولدى البعض من الناس اعتقاد خاطيء عن الثقب الأسود، فيظن بعضهم أن الثقب الأسود عبارة عن فتحة تصريف كونيه كبيرة تمتص كل ما يحيط بها، و هذا ليس صحيح فقوة الجذب النابعة من مركز الثقب تعمل خلال مجال معين بحيث تؤثر فقط على الأجسام التي تعبر هذا المجال بينما النجوم والأجرام الأخرى البعيدة عنها بما فيه الكفاية فإنها لا تؤثر فيها أبدا و إلا لامتص الكون بأكمله داخل فتحة التصريف هذه.
ومما يجدر ذكره إن الزمن ينعدم تماما عند الثقب الأسود ، قد يكون من الصعب علينا أن نتخيل أن هناك نقطة في الفضاء لا يمر فيها الوقت ولكن هذا ما يحدث فعلا في مركز الثقوب السوداء.

كيف ينشأ الثقب الاسود ؟



تكون الثقب الأسود عن موت وانتهاء عمر بعض النجوم الكبيرة الضخمة التي تصل كتلتها إلى 20 ضعف كتلة الشمس ، والتي تعرف بالنجوم العملاقة (giant stars) ، وبهذه الطريقة تتكون أكثر الأنواع شيوعا من أنواع الثقوب السوداء.
ومن المعروف أنه خلال حياة النجم الاعتيادية هناك سلسلة من الصراع الشديد والمتوازن بين قوتين متضادتين قوة الجذب لداخل النجم وقوة الضغط المندفعة للخارج ،ونتيجة للتفاعلات النووية التي تحدث في قلب النجم والتي تعزز قوة الدفع للخارج مما يجعلها تتغلب على قوة الجذب إلى الداخل بحيث تتساوى القوتين في معظم النجوم ولهذا تبقى النجوم ثابتة ومستقرة لتساوى القوتين. ولكن عندما يطلق النجم ويفقد بعضا من طاقته النووية المساعدة على اتزان القوتين تصبح اليد العليا الآن لقوة الانجذاب للداخل التي تفوق القوة المضادة لها فإن هذا يؤدي إلى انجذاب مكونات النجم إلى مركزه وانهياره على بعضه البعض بحيث تتركز كتلته الهائلة في نقطة صغيرة جدا حجمها الفعلي يساوي الصفر ، وعند المعالجة الرياضية للكتلة الضخمة والحجم الصفري ، نجد أن الكثافة عند هذه النقطة التي تعرف بـ المتفردة ( singularity ) تصل إلى مالا نهاية .
وللتغلب على قوة الجذب وعدم السقوط داخل الثقب فإن الجسم يحتاج لسرعة هروب أو انفلات( escape velocity ) كبيرة جدا تفوق سرعة الضوء ، وليس هناك أي جسم يحمل هذه السرعة ؛ لذا فإن كل ما يقترب من الثقب بما في ذلك الضوء فإنه يتعرض لقوة جذب عظيمة تسقطه في داخله. وتعرف المنطقة المحيطة بالثقب والتي عندها سرعة الهروب تساوي سرعة الضوء -أي أن الضوء بإمكانه الهروب من الانجذاب-بـ أفق الحدث (event horizon) .

كيف يبدو الثقب الأسود وكيف يتم رصده؟



من الصعب جدا رؤية الثقب الأسود ، لأن الضوء لا يصدر منه أبدا بل ينجذب إليه ويسقط فيه نتيجة الجذب الهائل لذا فهو مظلم ولا يمكن رؤيته.
إذاً إذا كنا لا نستطيع رؤيته ، فكيف عرفنا بوجوده وكيف يتم رصده في الفضاء؟
يعمد الفلكيون عند رصد الثقوب السوداء والتعرف إليها إلى طرق غير مباشرة وذلك بملاحظة ومراقبة تأثيرها على النجوم والغازات المحيطة بها. وإذا افترضنا أن هناك نظام مكون من نجمين قريبين من بعضهما البعض بحيث ينهار أحد هما وينتهي عمره متحولا إلى ثقبا أسودا ، فإن الآخر ينجذب إليه فتتكون مجموعة من الغازات والأتربة التي تحيط بمنطقة الثقب الأسود وتتحول الطاقة الحركية لهذه الغازات والأتربة إلى حرارة كما تنطلق أشعة اكس أيضا. وبهذا يستطيع العلماء قياس كلا من درجة الحرارة المنبعثة وسرعة الأجسام المتحركة حول الثقب وبالتالي يمكن رصده ومعرفة مكانه.
ويعرف الجزء المتوقد والساخن المحيط بـ أفق الحدث(event horizon) بالقرص المتنامي(accretion disk) .

أنواع الثقوب السوداء



تصنف الثقوب السوداء تبعا لحجمها إلى ثلاث أنواع:
النجمية (stellar).
الضخمة الثقيلة(super-massive)
الصغيرة(miniature)

وهذه الأنواع تختلف أيضا في طرق نشأتها وتكونها.
وتتواجد الثقوب السوداء الضخمة (supermassive) في مراكز معظم المجرات بما فيها مجرتنا مجرة درب التبانة(Milky Way) وكتلتها تكافئ أضعاف كتلة الشمس ببلايين المرات.
وفي الجزء الخارجي من المجرة- حيث وجود النظام الشمسي - هناك مسافات واسعة جدا بين النجوم والكواكب ، بينما في مركز المجرة تتراص النجوم وتتلاصق فيما بينها مكونة كتلة ضخمة لديها قوة جذب هائلة مثلها مثل أي ثقب أسود. وتزداد الكتلة بزيادة عدد النجوم التي تدور في منطقة أفق الحدث (event horizon) وهذا يؤدي إلى انجذابها وسقوطها في مركز الثقب.
كما تظهر مجموعتين من الغازات المتعامدة على القرص المتنامي من الثقب الأسود والتي يصل طولها إلى الملايين من السنوات الضوئية والناتجة عن تفاعل جزيئات الغازات مع المجال المغناطيسي المحيط بالثقب الأسود.

هل جميع النجوم يمكنها التحول إلى ثقوب سوداء؟
النجوم التي تتميز بكبر كتلتها والتي تساوي على الأقل 20 ضعف كتلة الشمس هي فقط التي يمكنها التحول إلى ثقباً أسوداً عند موتها.
فالشمس مثلا لا يمكنها التحول إلى ثقبا أسودا نظرا لصغر كتلتها ، ولكنها عندما تتعرض للفقد في طاقتها النووية والناتجة عن سلسلة التفاعلات التي تحدث في باطنها ،فإنها ستتحول إلى قزم أبيض ( white dwarf) مثلها مثل النجوم ذات الكتل الصغيرة وذلك لوجود قوة تنافر بين الإلكترونات داخل القزم المتكون حديثا وهذه القوة كافية لتعاكس وتقاوم قوة الجذب فلا يتم انهياره كليا كما يحدث في الثقب الأسود.

متى تم اكتشاف الثقوب السوداء ومتى وصفت نظريا؟

في عام 1790 استطاع كلا من الإنجليزي (John Michell) والفرنسي (Pierre Laplace) وباستخدام قوانين نيوتن من اكتشاف والتنويه عن وجود ما يعرف بالنجوم غير المرئية ، كما استطاع كل منهما وبشكل مستقل عن الآخر من قياس حجم وكتلة المنطقة المحيطة بالثقب(event horizon) والتي عندها سرعة الانفلات تساوي سرعة الضوء.
وفي العام 1967 وضع الأمريكي (John Wheeler) مصطلح الثقب الأسود للنجم المنهار على بعضه والمتجمع في نقطة صغيرة.