حجم الثقوب السوداء و أدلة وجودها

من طرف **admin** الثلاثاء نوفمبر 20, 2007 5:37 am

هو كتلة كبيرة في حجم صغير تسمى الحجم الحرج بالنسبة لهذه الكتلة، حيث تبدأ المادة بالانضغاط تحت تأثير جاذبيتها الخاصة ويحدث فيها انهيار من نوع خاص هو الانهيار بفعل الجاذبية

ويزداد تركيز الكتلة أي كثافة الجسم وتصبح قوّة جاذبيته قوّية الى درجة لا يمكن معها لأي جسم يمر بمسافة ما منه الإفلات مهما بلغت سرعته وبالتالي يزداد كمّ المادة الموجود في الثقب الأسود ، و بحسب النظرية النسبية العامّة لاينشتاين فإن الجاذبية تقوّس الفضاء الذي يسير الضوء فيه بشكل مستقيم بالنسبة للفراغ ، وهذا يعني أن الضوء ينحرف تحت تأثير الجاذبية ، أما الثقب الأسود فإنه يقوس الفضاء إلى حد يمتص الضوء المار بجانبه بفعل جاذبيته ، وهو يبدو لمن يراقبه من الخارج كأنه منطقة من العدم إذ لا يمكن لأي اشارة ، معلومة، موجة، أو جسيم الافلات من منطقة تأثيره فيبدو أسود. وللتوضيح فإن تحول الكرة الارضية الى ثقب أسود يستدعي تحولها الى كرة نصف قطرها 0.9 سم وكتلتها نفس كتلة الارض الحالية.

و كان طرح فرضية إمكانية وجود مثل هذه الظاهرة هو اكتشاف "رومر" أن للضوء سرعة محدودة وهذا الاكتشاف يطرح تساؤل لماذا لاتزيد سرعة الضوء الى سرعة أكبر كانت الأجابة 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 جاذبية شديدة جدا ،إلى أن الضوء لا يمكنه الإفلات منها . فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية، واقترح أيضا 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 نظرية الموجات للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت لأ

حجم الثقوب السوداء و أدلة وجودها

على ماذا يعتمد حجم الثقب الاسود؟
في عام 1970 بين "براندون كارتر " أن حجم وشكل أي ثقب أسود ثابت الدوران يتوقف فقط على كتلة ومعدل دورانه بشرط يكون له محور تناظر ، وبعد فترة أثبت "ستيفن هوكنغ "أن أي ثقب أسود ذى دوران ثابت سوف يكون له محور تناظر . واستخدم "رو بنسون " هذه النتائج ليثبت أنه بعد انسحاق الجاذبية بان الثقب الأسود من الاستقرار على وضع يكون دوارا ولكن ليس نابضا،وأيضا حجمه وشكله يتوقفان على كتلته ومعدل دورانه دون الجسم الذي انسحق ليكونه .
ماهي الأدلة على وجود هذه الثقوب؟
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 أكبر من كونه ناتج عن حقل جاذبية فلو كان إنزياح بالجاذبية نحو الأحمر لكان الجسم كبير الكتلة وقريبا منا بحيث تنزاح مدرات الكواكب في نظام شمسي . وهذا الإنزياح نحو الأحمر ناتج توسع الكون وهذا يعني بدوره أن الجسم بعيدا جدا عنا و لكي 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 .

- 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 ممكنا. ومن خلال النظر إلي خلفية أشعة غاما لا نجد أي دليل على ثقوب سوداء أولية ولكنها تفيد بأنه لا يمكن تواجد اكثر من 300 منها في كل سنه ضوئية مكعبة من الكون . فلو كان تواجدها مثلا اكثر بمليون مرة من هذا العدد فإن أقرب ثقب أسود إلينا على بعد ألف مليون كيلومتر ، وكي نشاهد ثقبا أسود أوليا علينا أن نكشف عدة كمات من أشعة غاما صادرة 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 أكبر 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 النسبية العامة.

وفي عام 1967 ، حدثت ثورة في دراسة الثقوب السوداء على يد العالم "إزرائيل " - وهو عالم كندي ولد في برلين – بين أن الثقوب السوداء غير دوارة ، وفقا للنسبية العامة لابد أن تكون بسيطة جدا فهي كروية تماما . ولا يتوافق حجمها إلا على كتلتها و أي ثقبين سوداوين ، بكتلة متساوية هما متساويان بالحجم. 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 تماما . وأن النجوم ليست كروية تماما ، لا يمكن بالتالي أن يسحق إلا بشكل متفردا عاريا ، لكن هتاك تفسيرات مختلفة لنتيجة " إزرائيل " تبناها " روجربيزور " و " جون ويلر " فقد أبديا أن الحركات السريعة في انسحاق النجم يعني أن موجات الجاذبية المنبعثة منه تجعله أكثر كروية الى أن يستقر في وضع ثابت ويصبح كرويا بشكل دقيق ، وعلى حسب هذه النظرية أي نجم دوار يصبح كرويا مهما كان شكله وبنيته الداخلية معقدتين و سوف ينتهي بعد انسحاقه بالجاذبية إلى ثقب أسود كروي تماما يتوقف حجمه على كتلته . في عام 1963 وجد "دوي كير " مجموعة من الحلول لمعادلات النسبية العامة تصف الثقوب السوداء الدوارة التي أغفلها "إزرائيل " . فإذا كانت الدورات صفر يكون الثقب الأسود كروي تماما ويصبح الحل مماثلاً لحل "شفارزشيلد" . أما إذا كان الدوران غير صفر ينتفخ الثقب الأسود نحو الخارج قرب مستوى خط استوائه تماما مثل ((الأرض منتفخة من تأثير دورانها )) . لقد افترض إزرائيل أن أي جسم ينسحق ليكون ثقبا أسود سوف ينتهي إلى وضع مستقر كما يصف حل كير .