لماذا بعض الثقوب السوداء أكبر من غيرها؟ عالم فلكي يشرح كيف تنمو هذه الفراغات السماوية

Curious Kids هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه أحد الخبراء، فأرسله إلى Curiouskidsus@theconversation.com.

الثقوب السوداء هي أجسام فلكية كثيفة ذات جاذبية قوية لدرجة أنه لا يمكن لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب منها. أي شيء يتجاوز حدود تأثير جاذبية الثقب الأسود، والذي يسمى بأفق الحدث، سوف يسقط في الثقب الأسود. داخل هذه الحفرة العميقة والكثيفة، لن يتم رؤيته مرة أخرى أبدًا.

الثقوب السوداء تتناثر في الكون. وتنتشر بعض الثقوب السوداء الأصغر بشكل عشوائي في جميع أنحاء المجرات مثل مجرتنا درب التبانة. وتقع ثقوب سوداء عملاقة أخرى تسمى الثقوب السوداء “فائقة الكتلة” في مراكز المجرات. يمكن أن تزن ما بين مليون إلى مليار مرة كتلة شمسنا. لذا ربما تتساءل: كيف يمكن لعلماء الفلك رؤية شيء مظلم وكبير جدًا؟

أنا عالم فلك أدرس أول الثقوب السوداء الهائلة التي تشكلت في كوننا. أريد أن أفهم كيف تتكون الثقوب السوداء وما هي أنواع الأحياء الفيزيائية الفلكية التي تنمو فيها.

أنواع الثقوب السوداء

دعونا نتحدث عن كيف تبدأ الثقوب السوداء حياتها. طرح عالمان مشهوران، ألبرت أينشتاين وكارل شوارزتشيلد، لأول مرة فكرة الثقب الأسود. لقد ظنوا أنه عندما يموت نجم كبير، فإن قلبه قد يتقلص ويتقلص حتى ينهار تحت ثقله. وهذا ما نسميه نحن علماء الفلك “الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية”، وهي مجرد طريقة أخرى للقول بأنه صغير جدًا نسبيًا.

إن الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية أكبر من شمسنا بعدة مرات فقط. أما الثقوب السوداء الهائلة فهي أكثر غموضًا. فهي أثقل من شمسنا بملايين المرات، وهي محشورة في منطقة صغيرة بحجم نظامنا الشمسي تقريبًا. يعتقد بعض العلماء أن الثقوب السوداء الهائلة قد تتكون من اصطدام العديد من النجوم وانهيارها في وقت واحد، بينما يعتقد آخرون أنها ربما بدأت في النمو منذ عدة مليارات من السنين.

تزايد الثقوب السوداء

كيف تبدو الثقوب السوداء؟ في معظم الأحيان، لا تنمو بشكل نشط، لذلك فهي غير مرئية. لكن يمكننا أن نقول إنهم موجودون لأن النجوم ما زالت قادرة على الدوران حولها، تمامًا مثل الأرض حول الشمس.

عندما يدور شيء ما حول جسم غير مرئي بسرعات عالية، يعرف العلماء أنه لا بد من وجود ثقب أسود ضخم في المنتصف. وهذا هو الحال بالنسبة لأقرب ثقب أسود هائل إلينا، والذي يقع في مركز مجرة ​​درب التبانة، على بعد ملايين الأميال منك بأمان.

وفي الوقت نفسه، عندما يلتهم ثقب أسود جائع غازًا في مجرة، فإنه يسخن هذا الغاز حتى تتمكن من رؤية حلقة متوهجة من الأشعة السينية والضوء البصري والأشعة تحت الحمراء حول الثقب الأسود. وبمجرد استنفاد كل الوقود بالقرب من أفق الحدث، يخفت الضوء مرة أخرى ويصبح غير مرئي.

مخططات حول الثقوب السوداء

ومن أشهر “الخطوط البيضاء” صورة الثقب الأسود من فيلم “Interstellar”. في هذا الفيلم، كانوا يحاولون إظهار حلقة الغازات المتوهجة والساخنة التي تسقط في الثقب الأسود الذي ينمو بشكل نشط.

في الحياة الواقعية، لا نحصل على مثل هذه الرؤية القريبة. أفضل صورة للحلقة حول ثقب أسود حقيقي تأتي من تلسكوب Event Horizon، حيث تظهر للعلماء الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة ​​تسمى M87. قد تبدو الصورة ضبابية بالنسبة لك، لكن هذه الدونات هي في الواقع الصورة الأكثر وضوحًا التي تم التقاطها لشيء ما على الإطلاق.

هناك أنواع كثيرة من الثقوب السوداء في الكون. بعضها صغير وغير مرئي، وبعضها ينمو إلى أبعاد هائلة عن طريق التهام أشياء داخل المجرة وتألقها. لكن لا تقلق، لا يمكن للثقوب السوداء أن تستمر في امتصاص كل شيء في الكون، ففي النهاية لا يوجد شيء قريب بما يكفي من الثقب الأسود ليقع فيه، وسيصبح غير مرئي مرة أخرى. لذلك أنت آمن لمواصلة طرح الأسئلة حول الثقوب السوداء.

مرحبًا بكم أيها الأطفال الفضوليون! هل لديكم سؤال تودون أن يجيب عليه أحد الخبراء؟ اطلبوا من شخص بالغ أن يرسل سؤالكم إلى CuriousKidsUS@theconversation.com. يرجى إخبارنا باسمكم وعمركم والمدينة التي تعيشون فيها.

وبما أن الفضول ليس له حد عمري – أيها البالغون، أخبرنا بما تتساءل عنه أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل الأسئلة، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.

أعيد نشر هذه المقالة من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك الحقائق والتحليلات الموثوقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. وقد كتبها: جاكلين شامبين، جامعة أريزونا

اقرأ أكثر:

تتلقى جاكلين شامبين تمويلًا من المؤسسة الوطنية للعلوم ومعهد علوم التلسكوب الفضائي.