توصلنا في الجزء السابق الى إمكانية وجود ما يسمى بالثقوب الدودية, وهي انفاق تسمح بعبود المادة بين ثقبين في الزمكان احدهما ابيض والأخر اسود. على الأقل هذا ما اقترحته دراسات اينشتاين بعد عشرين عاما من ظهور نظريته النسبية العامة. تلك النظرية التي الهمت كارل شوارزشيلد ليتنبأ بوجود ممرات سريعة الانهيار تربط ما بين الثقوب السوداء, حتى قبل ان يتنبأ اينشتاين نفسه بوجود الثقوب الدودية.
الا ان نتائج حسابات شوارزشيلد لم تجد قبولا في الأوساط العلمية اذ اعتبرها العلماء فضولا رياضيا لا علاقة لها بالواقع. فالعلماء آنذاك بما فيهم اينشاتين اعتبروا ان المتفردات لا يمكن ان تحتويها الاكوان الافتراضية التي تزيد ابعادها المكانية عن ثلاثة. فقد قال اينشتاين في احد مقالاته العلمية (نتيجة هذه الدراسة تخلق فهمًا واضحًا لسبب عدم وجود مفردات شوارزشيلد في الواقع المادي).
ان جاذبية المتفرد, التي يشكل قلب ومركز الثقب الأسود, قوية لدرجة انه لا شيء ، ولا حتى الضوء ، يمكن أن يفلت منها. على الرغم من أن الضوء ليس له كتلة ، إلا أنه يتأثر بمجال الجاذبية. اذ يتبع الضوء انحناء الزمكان ، وبالتالي يمكن حبسه في بئر الجاذبية بنفس الطريقة التي تُحبس بها المادة. تماما
كما يحتاج الصاروخ إلى سرعة معينة لمغادرة مجال الجاذبية الأرضية (11000 متر في الثانية) ، يحتاج الضوء والمادة إلى سرعة معينة للتخلص من جاذبية الثقب الأسود, وهي ما تسمى بسرعة الإفلات.
في عالمنا ، هناك حد لأقصى سرعة يمكن للأشياء ان تصلها. فلا شيء يمكن أن يتحرك أسرع من سرعة الضوء ( حوالي 300 الف كم في الثانية) . ومع ذلك فان هذه السرعة ليست بالكافية ليستطيع أي شيء الإفلات من جاذبية المتفرد.
لذلك ، فان الثقب الأسود محاط بمجال مجال يسمى بأفق الحدث, وهي منطقة لا مرئية بسبب قوة جاذبية مركز الثقب الأسود, المتفرد, التي لا تسمح للضوء من تجاوز حد مجال افق الحدث ليصل الى الراصد الخارجي. لذلك فنحن لا نعلم على وجه القطع ماذا يحدث خلف حدود افق الحدث.
لنفترض اننا ارسلنا صاروخا فضائيا الى ثقب أسود ، فإننا سنرى الصاروخ كلما اقترب من الثقب الأسود الى ان يصل الى حدود افق الحدث فان سرعته ستزداد بشكل مذهل. عند هذه النقطة ، أي وصوله الى افق الحدث سنفقد كل اتصال مع الصاروخ ولم نعد نرى ما يحدث معه.
والسبب في ذلك هو أن جزيئات الضوء لا يمكنها الخروج من أفق الحدث. وبالتالي ، لا يمكننا الوصول إلى جميع المعلومات حول مصير صاروخنا الفضائي.
لكن ليس فقط الضوء الذي يتصرف بغرابة ، بل حتى الوقت. فلو ثبتنا ساعة في الصاروخ لرأينا انه مع اقترابه من الثقب الأسود فان الوقت سيتباطأ.
وتسمى هذه الظاهرة بتمدد الوقت او الابطاء الزمني, وتحدث لأن الكتلة في الثقب الأسود لا تشوه المكان فحسب ، بل أيضا الزمكان. هذا يعني أن الوقت داخل الثقب الأسود يتوقف تماما، وبالتالي يمكن اعتبار الثقب الأسود بمثابة ثقب في الزمكان.
بينما يستمر الصاروخ إلى ما بعد أفق الحدث ويبتلعه المتفرد، يتم إضافة كتلة الصاروخ كتلة الثقب الأسود ، الذي بدوره يصبح أثقل. وتعني الكتلة المتزايدة أن أفق الحدث يتسع أيضا ، وهذا بالضبط ما يوضح كيف ينمو الثقب الأسود. فكلما زادت كمية المادة التي يبتلعها كلما صار اثقل وازدادت المساحة الغامضة التي لا نعرف عنها شيئا.
كل ما ذكرناه حتى الان مبني على حسابات النظرية النسبية العامة لآينشتاين ، لكن الأمثلة الملموسة قد تبدو مختلفة قليلا في الواقع. بعبارة أخرى ، يمكن ان تؤثر عوامل أخرى قريبة من افق الحدث في سلوك الثقب الأسود. فمثلا إذا كان الثقب الأسود يدور فان ذلك له تأثير مهم على ما يحدث مباشرة عند الحدود الخارجية لافق الحدث.
في عام 1963 ، تمكن عالم الرياضيات النيوزيلندي روي كير من التوصل إلى حل دقيق لمعادلات المجال لاينشتاين للثقب الأسود الدوار ، وبفضله لدينا اليوم صورة جيدة لتشريح الثقب الأسود الدوار.
يعتقد علماء الفيزياء والفلكيون اليوم أن جميع الثقوب السوداء لها دوران معين مرتبط بطريقة تكوينها. يمكن أن تحدث الثقوب السوداء فقط عندما تنهار كمية كبيرة من المادة ضمن جاذبيتها. ويمكن أن يحدث ذلك عندما يستهلك نجم كبير كل وقوده.
ما دام النجم على قيد الحياة فإنه ينتج قوة إشعاعية عالية تتصدى للجاذبية ، ولكن عندما ينطفأ النجم ، تتحرر الجاذبية وتضغط مادة النجم. وكلما كبرت كتلة النجم ، زادت قوة الجاذبية وصغر حجم المادة.
عندما تنطفأ شمسنا بعد حوالي خمسة مليارات سنة ، ستضغط الجاذبية الذرات وتستحقها الى درجة ان الالكترونات تستطيع ان تحرر منها . ثم تصبح المادة مضغوطة لدرجة أن الشمس تنتهي الى ما يسمى بالقزم الأبيض, فهي ليست ثقيلة بما يكفي لتصبح ثقبا اسودا.
القزم الأبيض
بعض النجوم تزن عدة اضعاف شمسنا, لديها جاذبية قوية جدا لدرجة انها عندما تنطفأ فان الإلكترونات والنوى الذرية تندمج معا وتتحول إلى نيوترونات. والنتيجة يكون لدينا نجم نيوتروني.
يمكن للنجوم التي تزيد عن خمسة أضعاف وزن شمسنا أن تنهار إلى اجرام سماوية اكثر قوة واحكاما, بحيث حتى النيوترونات لا تستطيع مقاومة الضغط, والنتيجة ثقب أسود.
وهذا بالضبط ما توصلت اليه حسابات آرثر إدينغتون الذي ادهشته فلم يستطع تصديقها!
النجم المنهار لديه حركة دوران داخلية نشأت في الوقت الذي تشكل فيه النجم عن طريق سحب الغاز الدوارة. وبعد انهياره وضغط المادة فان دورانه لا يستمر وحسب, بل تزداد سرعته.
وينطبق الشيء نفسه على الثقوب السوداء. بالقرب من أفق الحدث ، يكون الدوران سريعا جدا بحيث يتم دفع جميع الجسيمات ، بما في ذلك الجسيمات الخفيفة ، إلى مركز الدوران. هناك ، لا شيء يمكن أن يقف ساكنا ، لأن الزمكان نفسه يدور حول الثقب الأسود.
لنتخيل ان الزمكان عبارة عن قطعة قماش في بئر الجاذبية تدور حول المتفرد. يُسمى هذا الجزء الغلاف الجوي ، وهو أمر بالغ الأهمية للظواهر التي يمكننا ملاحظتها حول الثقوب السوداء.
إذا أرسلنا مثلا رائد فضاء الى الثقب الأسود لكنا رأينا سيناريو أكثر إثارة. تصبح الجاذبية أقوى بكثير مع كل متر يقترب فيه رائد الفضاء الى الثقب الأسود. إذا كانت أرجله الأقرب الى الثقب الأسود ، فسيكون الضغط على الساقين أكبر بكثير منه على الرأس. يتم أولا سحب القدمين ، ثم الساقين ثم بقية الجسم الى ما يشبه المعكرونة.
في الوقت نفسه ، يصبح دورانه في الغلاف الجوي أسرع وأسرع كلما اقترب من افق الحدث. يتحول جسم رائد الفضاء الى شكل حلزوني ويدور حول الثقب الأسود مثل السباجيتي حول الشوكة. أخيرًا ، يمتص الثقب الأسود السباجيتي ، لكن لحسن الحظ ، رائد الفضاء كان قد توقف منذ فترة طويلة عن الشعور بأي شيء.
لحسن الحظ ، هذا مجرد سيناريو يمكن تصوره. اما في الواقع يمكننا أن نلاحظ الغبار والذرات كيف تتأثر حول الثقب الاسود. إن المنظر أقل ترويعا من سيناريو رائد الفضاء ولكن يبقى مذهلا.
يتم دفع جميع المواد التي تقترب من الثقب الأسود إلى الدوران ، مما يخلق بنية على شكل قرص حول الثقب ، يسمى بقرص النمو. وكلما اقتربت المادة من الثقب الأسود ، كلما تحركت بشكل أسرع حول قرص النمو.
نلتقي في الجزء الثالث
للاطلاع على الجزء الأول, اضغط هنا
حصريا لمنتديات فخامة العراق
