الثقوب السوداء هي الأجسام الوحيدة في الفضاء التي تستطيع اصطياد الضوء بسبب جاذبيتها الشديدة.
يعتقد العلماء أنها تشكلت عندما إنهارت بقايا نجم عملاق على نفسه، لتصبح بذلك كثيفة جدًا إلى درجة أنها تقوم بطيّ نسيج الزمكان.
عندما تقطع أي مادة أفق الحدث event horizons -يعرف أيضًا بنقطة اللاعودة- فإنها تلتف لولبيًا بلا حول ولا قوة بإتجاه قدرها المجهول، وعلى الرغم من مضي عقود من الأبحاث، إلا أن هذه الظاهرة الكونية والرهيبة لا تزال مكتنفة بالغموض.
لا تزال الثقوب السوداء محيرة لعقول العلماء الذين يدرسونها، ونذكر هنا عشر أسباب:
1- الثقوب السوداء لا تقوم بالإمتصاص
يعتقد البعض أن الثقوب السوداء مكانس كونية تسحب المكان المحيط بها إلى داخلها، لكن في الحقيقة، فإن الثقوب السوداء مثلها مثل أي جسم في الفضاء، حتى لو كانت تمتلك حقل جاذبي شديد القوة. وإذا ما استبدلت الشمس بثقب أسود مساويًا في الكتلة مع الشمس، فإن هذا الثقب الأسود لن يقوم بإبتلاع الأرض، ولكن سوف تستمر الأخيرة بالدوران حول الثقب الأسود تمامًا كما كانت تدور حول الشمس.
تبدو الثقوب السوداء وكأنها تمتص المادة من كل مكان، ولكن في الحقيقة أن النجوم المرافقة تذرف بعضًا من كتلتها على شكل رياح نجمية, وأن المواد الموجودة في هذه الرياح تقع في قبضة جارها الجائع، الثقب الاسود.
2- الثقوب السوداء لم يكتشفها أينشتاين
لم يكتشف أينشتاين الثقوب السوداء، رغم أن نسبيته تنبأت بتكوينها، عوضًا عن ذلك، فإن كارل شوارزسشيلد Karl Schwarzschild كان أول من استخدم معادلات أينشتاين الثورية وأظهر أن الثقوب السوداء تستطيع التشكل بالفعل.
حقق كارل هذا الإنجاز في نفس السنة التي أطلق فيها أينشتاين نظرية النسبية العامة -سنة 1915 م-واستمد المصطلح «قُطر شوارزسشيلد Schwarzschild radius» اسمه من أعمال شوارتزشيلد، وهو عبارة عن مصطلح يقصد به مقدار الضآلة التي يجب ينضغط إليها أي جسم ليتحول إلى ثقب أسود.
3- الثقوب السوداء تحولك إلى سباغيتي أنت وكل شيء
تملك الثقوب السوداء القدرة على جعلك تتمدد إلى أن تصبح حبلًا رفيعًا شبيها بالسباغيتي، ومنها استمدت هذه الظاهرة إسم (Spaghettification).
أما طريقة عملها فإنها ترتبط مباشرة مع علاقة الجاذبية بالمسافة.
في الوقت الحالي، فإن أقدامك أقرب إلى مركز الأرض من باقي جسمك، وبالتالي فأقدامك منجذبة بمقدار أكبر من رأسك، وتحت ظروف ذات جاذبية قصوى كالتي في الثقوب السوداء فإن هذه الفرق سوف يتضخم ويعمل ضدك.
تبدأ أقدامك بالتمدد بفعل الجاذبية، ثم تصبح أكثر إنجذابًا كلما تتحرك أقرب لمركز الثقب الأسود، وكلما كانت أقدامك أقرب، كلما تحركت بشكل أسرع، لكن النصف العلوي من جسمك أبعد عن مركز الثقب الاسود بالمقارنة مع أقدامك ولا يتحرك بنفس السرعة ومن هنا تأتي النتيجة: (Spaghettification).
4- الثقوب السوداء قد تنتج أكوان جديدة
يبدو ضربًا من الجنون أن الثقوب السوداء تنتج أكوانًا جديدة -خصوصًا أننا لسنا متأكدين أن الأكوان الأخرى موجودة- ولكن هذه النظرية تعتبر مجال بحث فعال في يومنا هذا.
أبسط مثال لكيفية عمل ذلك هو أن كوننا يمتلك ظروف معينة وثوابت حدية اجتمعت مع بعضها لخلق الحياة، وإذا ما تغيرت هذه الظروف حتى لو كانت كمية ضئيلة، فإننا لن نكون هنا. تنهار قوانين الفيزياء عند مركز الثقب الأسود -نقطة التفرد- وعندها تستطيع، نظريًا، إنتاج كون مشابه لكوننا مع تغيير طفيف.
5- الثقوب السوداء تطوي الزمكان حولها
تصور المكان كورقة مطاطية مرسوم عليها خطوط شبكة ما، وعندما تضع جسمًا معينًا على الورقة، فإنها تنخفض قليلًا.
وكلما زادت ضخامة هذا الجسم الذي تضعه على الورقة، كلما غاصت وانخفضت الورقة، ويشوه تأثير هذا الإنخفاض خطوط الشبكة حول هذا الجسم ولا تعود خطوطًا مستقيمة كما كانت بل تصبح منحنية.
كلما زاد انخفاض هذا البئر، كلما زادت تشوهات المكان ومنحنياته، وأعمق الاَبار إنخفاضًا يتم صنعها بواسطة الثقوب السوداء، لذلك يصنع الثقب الأسود بئرًا عميقًا يملك طاقة كافية بحيث لا شيء يستطيع الصعود منه، ولا حتى الضوء.
6- الثقوب السوداء مصانع لا نهائية للطاقة
تستطيع الثقوب السوداء توليد طاقة أكثر كفاءة من الشمس، أما الكيفية فهي مرتبطة بشريط المواد الذي يدور حول الثقب الأسود، المادة الأقرب إلى هامش أفق الحدث من الحافة الداخلية للشريط ستدور بسرعة أكبر من تلك التي على الحافة الخارجية من الشريط، هذا الأمر يرجع إلى وجود قوة الجاذبية التي تعتبر أقوى بالقرب من أفق الحدث.
ولأن المادة تدور بسرعة كبيرة، فإنها تسخن حتى تصل إلى مليارات من الدرجات الفهرنهايتية، وفي نهاية المطاف، فهي تملك القدرة لتحويل الكتلة من مادة إلى طاقة بطريقة تسمى بـ «إشعاع الجسم الأسود blackbody radiation».
للمقارنة يحول الاندماج النووي ما يقارب الـ 0.7 % من الكتلة إلى طاقة، من جهة أخرى يحول الثقب الأسود ما نسبته 10% من الكتلة إلى طاقة، وهذا فرق شاسع.
اقترح العلماء أن هذا النوع من الطاقة قد يمكن إستخدامه لتشغيل سفن الفضاء في المستقبل.
7- يوجد إحداها في مركز مجرتنا
يعتقد العلماء أنه يوجد ثقب أسود ذو حجم هائل تقريبًا في مركز كل مجرة -من ضمنها مجرتنا-، ويمكن إعتبار هذه الثقوب كمرساة للمجرات، تمسك بها في الفضاء. الثقب الاسود الموجود في مجرتنا Sagittarius A أكبر من الشمس بـ 4 مليون مرة.
بالرغم من أن هذا الثقب الأسود -يبعد عنا ما يعادل 30,000 سنة ضوئية- وأنه خامد في هذه اللحظة، إلا أن العلماء يعتقدون أنه انفجر قبل مليوني سنة في انفجار كان مرئيًا من الأرض.
8- الثقوب السوداء تعمل على إبطاء الوقت
لفهم السبب، فكّر في تجربة التوأم التي استخدمت كثيرًا في تفسير كيفية عمل الزمكان في النسبية العامة لأينشتاين، حيث يتم إبقاء أحد التوأمين على الارض وإبعاد التوأم الثاني إلى الفضاء الخارجي بسرعة الضوء ومن ثم العودة إلى الأرض، فإن التوأم المسافر للفضاء يكون أصغر من التوأم الموجود على الأرض.
ومنها نستنتج أنه كلما تحركت بشكل أسرع؛ كلما تباطأ الوقت بالنسبة لك.
كلما اقتربت من أفق الحدث شيئًا فشيئًا، فإنك ستتحرك بسرعة أكبر بسبب قوة الجاذبية الناتجة من الثقب الأسود، وبالتالي يمر الوقت بشكل أبطأ بالنسبة لك.
9- الثقوب السوداء تتلاشى بمرور الزمن
هذا الاكتشاف قد فاجأ العلماء عندما أعلن ستيفن هوكنج عنه في عام 1974. هذه الظاهرة سميت باسم «إشعاع هوكنج Hawking radiation»، تيمنًا بهذا الفيزيائي الشهير.
يشتت إشعاع هوكنج كتلة الثقب الأسود في الفضاء بمرور الزمن، وتستمر هذه العملية حتى فناء الكتلة تمامًا، قاتلة بذلك الثقب الأسود، وهذا هو سبب تسمية إشعاع هوكنج أيضًا بـ«تبخر الثقب الأسود black hole evaporation».
10- تستطيع نظريًا تحويل أي شيء إلى ثقب أسود
إذا ما أمسكت بالشمس وقلصتها إلى حجم ذو قطر 3.7 ميل (6 كم)، على سبيل المثال فإنك ستكون قد ضغطت كتلة الشمس إلى حيز صغير جدًا بشكل لا يصدق، لتجعلها بذلك كثيفة جدًا وصانعًا بذلك ثقبًا أسود، تستطيع تطبيق النظرية نفسها على الأرض، أو حتى على جسمك.
لكن على أرض الواقع، نعرف طريقة واحدة تستطيع إنتاج ثقب أسود: انهيار جاذبي لنجم كبير، أي أنه أكبر ب 20-30 ضعفًا من شمسنا.
إعداد: قصي أبو شامة
تدقيق: سرمد يحي
