الثقوب السوداء هي بقع داكنة في نسيج الزمكان ، والفردات الكثيفة بشكل لا يصدق مع جاذبية قوية بحيث لا يمكن لأي شيء الهروب من براثنهم. يقضون وقتهم في فعل شيء واحد: التهام المواد. اقترب بما يكفي من الثقب الأسود ، وأنت معكرونة كونية ، ممتدة إلى أجزاء صغيرة ، ممتصة للداخل ، ولا تعود أبدًا. بسيطة ومباشرة ، أليس كذلك؟
لكن كما اتضح ، فإن الثقوب السوداء هي أكثر من مجرد مكانس كهربائية كونية. في عام 2019 ، نظر الفيزيائيون إلى الظلام الدامس التقطوا أول صورة لثقب أسود. كما تعلموا المزيد عن كيفية عمل هذه الوحوش الغريبة وغير المشبعة. من ميلهم إلى كسب الشعر وفقدانه ، إلى أحشائهم الغامضة ، إلى حيث قد يقودون ، إليك 14 شيئًا جديدًا تعلمناها عن الثقوب السوداء في عام 2019.
صورة لا تنسى
بعد سنوات من الترقب ، كان هنا! التقط العلماء في عام 2019 صورة لا تُنسى تمامًا للثقب الأسود M87 ، في قلب المجرة Virgo A ، على بعد حوالي 53 مليون سنة ضوئية. أول صورة مقرّبة للفردية ، التقطتها شبكة من المقاريب حول العالم تُعرف باسم تلسكوب Event Horizon ، تبدو وكأنها بقعة محببة صغيرة محاطة بحلقة برتقالية غامضة. لكن هذه الصورة الصغيرة والمقطعة هي في الواقع ثقب أسود كبير مثل النظام الشمسي و 6.5 مليار ضعف كتلة شمسنا.
يحد التوهج البرتقالي الناري الذي يحيط بقلبه الأسود أفق الحدث ، حلقة المادة التي تدور حول ثقب أسود قبل السقوط مباشرة. وبينما تدلك المادة الأخرى بسرعات عالية ، فإنها تنتج طاقة وتوهج لتشكيل قرص تنامي - ومن ثم الحلقة البرتقالية.
الثقوب السوداء تنمو الشعر ، ثم تنمو أصلعًا مرة أخرى
تعلمنا هذا العام أن الثقوب السوداء لها شعر ، ولكن في معظم الوقت ، تكون صلعاء مثل الكرات. ماذا يعني ذلك بالضبط؟ من الناحية التاريخية ، اعتقد الفيزيائيون أن التفردات كانت صلعاء ، أو مميزة ، مما يعني أنها كانت لها ثلاث خصائص فقط: الكتلة والزخم الزاوي والشحنة الكهربائية. كل شيء استهلكه هؤلاء السماويون Pac-Mans على مدار العمر تم إغلاقه خلف أفق الحدث ، ولا يمكن استرداد أي معلومات حول عادات الأكل في الثقب الأسود لاحقًا.
ولكن في عام 2016 ، نشر الفيزيائي الراحل ستيفن هوكينج ، إلى جانب آخرين ، ورقة تشير إلى أن الثقوب السوداء لها "شعر" أو سمات مميزة. كانت هذه الشعرات عبارة عن تحولات دقيقة في أفق الحدث ، وكذلك أفق كوشي - النقطة التي يتسبب فيها القلب والنتيجة - التي تجعل الثقوب السوداء مميزة عن بعضها البعض. على الأقل ، كما ادعت دراسة 2018 ، كان هذا هو الحال بالنسبة لما يسمى بالثقوب السوداء "المتطرفة" ، أو تلك ذات الشحنة الكهربائية القصوى. في وقت سابق من هذا العام ، وجد الفيزيائيون أنه حتى غير المتطرفين - أولئك الذين يدورون بسرعة قصوى قصوى ، ولكن بدون شحن ، أو أولئك الذين لديهم أقصى قدر ممكن من الشحن ، ولكن بدون دوران - قد يكون لديهم شعر أيضًا.
ولكن ، كما اتضح ، فإن الثقوب السوداء تنبت بشكل سريع على خصلات قليلة من "الشعر" الهش ، والتي تفقدها في نهاية المطاف ، حسبما أفادت Live Science في ذلك الوقت.
في الوقت الحالي ، فإن مسألة ما إذا كانت الثقوب السوداء أشبه بالسيد تي أو هيذر لوكلير هي مجرد تكهنات. لكن الخبراء يقولون إن أكبر كاشف لموجات الجاذبية في العالم قد يجد قريباً أدلة تدعم نظرية على أخرى.
ثقب أسود كبير بشكل مستحيل
في نوفمبر ، قال العلماء إنهم وجدوا حفرة سوداء على بعد 15000 سنة ضوئية كانت ضخمة للغاية ولا يجب أن توجد. لقد فكروا في وجودها بعد اكتشاف نجم يبلغ حجمه 8 أضعاف كتلة الشمس التي بدت وكأنها تدور حول منطقة من الفضاء المظلم الفارغ. استنادًا إلى مدى تذبذب هذا النجم ، حسبوا أن النجم كان من المحتمل أن يدور حول ثقب أسود 70 مرة كتلة الشمس ؛ في السابق ، اعتقد العلماء أن الثقوب السوداء النجمية ، أو تلك التي تتشكل بعد انهيار نجم ضخم ، يمكن أن يكون لها كتل لا تزيد عن 30 مرة من كتلة شمسنا - على الأقل في المجرات ذات التركيبة الكيميائية المشابهة لنا.
وقال مدير مرصد تداخل الجاذبية الموجي بالليزر (LIGO) وأستاذ جامعة فلوريدا ديفيد ريتزي ، الذي لم يشارك في الدراسة ، "إن هذا الاكتشاف يجبرنا على إعادة فحص نماذجنا لكيفية تشكل الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية". بيان في ذلك الوقت.
حول هذا الثقب الأسود المستحيل ...
لسوء الحظ ، في معظم الأحيان ، النتائج التي يبدو أنها تتحدى قوانين الفيزياء لا تصمد. ربما كان ذلك الثقب الأسود الذي أصبح كبيرًا بشكل مستحيل على الأرجح ، على كل حال ، وفقًا لبحثين نُشرت في قاعدة بيانات arXiv في ديسمبر.
ربما كان الثقب الأسود الكبير المستحيل مجرد ثقب أسود عادي الحجم ، وفريق البحث الذي حطم الأرقام في البداية ارتكب خطأ في تفسير انبعاثات الضوء القادمة من نظام الثقب الأسود / النظام الثنائي. من خلال تشويش الضوء من النجم المرافق بالانبعاثات الخافتة التي ستأتي من قرص تراكم الثقب الأسود ، أو حلقة المادة التي تدور حول فمه ، فقد بالغ الباحثون في تقدير كتلة الثقب الأسود بمقدار الضعف على الأقل ، كما وجدت الدراسات المنشورة على arXiv .
الثقوب السوداء كمانح الحياة المجرة
الثقوب السوداء هي الأشرار في القصة الملحمية للكون. إنهم يقتلون دون تمييز. ولا شيء في متناولهم آمن منهم.
ولكن قد يكون هناك المزيد لهؤلاء القتلة الكونيين ذوي الوجوه الحجرية. قد تكون الثقوب السوداء في الواقع محركات حياة المجرات. وفقًا لدراسة أجراها في نوفمبر / تشرين الثاني ، تُحدث الثقوب السوداء في فرائقها في تناول الطعام فقاعات من الغاز الحار المضطرب في الكون. ووجدت الدراسة أن هذه البلازما الساخنة قد تبقي على مجرات حية كانت ستبرد وتموت. وجدت دراسة أخرى ، نُشرت في مايو ، أن الإشعاع المنبعث من الثقوب السوداء يمكن أن يمد الحياة الغريبة - طالما أنه موجود في منطقة المعتدل ليس بعيدًا جدًا ، وليس قريبًا جدًا من مركز المجرة. ووجدت الدراسة أنه بينما تتغذى هذه الثقوب السوداء ، فإن إشعاعها وضوءها قد يشغلان عملية البناء الضوئي ويسهلان تكوين اللبنات الجزيئية الحيوية للحياة.
قد لا تكون الثقوب السوداء ثقوبًا سوداء على الإطلاق
أو ربما يساء فهم الثقوب السوداء. مثل ، يساء فهمه إلى حد كبير. تقترح نظرية جامحة ، اقترحها عالم رياضيات وفيزيائي هذا الصيف ، أن الثقوب السوداء كما نعرفها قد لا تكون موجودة.
وفقا لأينشتاين ، فإن الثقوب السوداء صغيرة للغاية ، ونقاط كثيفة بلا حدود تعرف باسم التفرد ، حيث تنهار رياضيات النسبية العامة. ولكن وفقًا للبحث الجديد ، فإن التبسيط الرياضي الشائع المستخدم لتحليل نظرية النسبية قد يكون له عيب. ونتيجة لذلك ، قد لا تكون الثقوب السوداء فردية على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، قد تكون جيوبًا من الفضاء محشوة بالطاقة المظلمة. ويمكن أن يفسر ذلك بعض النتائج المدهشة من أكبر صياد موجات الجاذبية في العالم.
توجد ثقوب سوداء صغيرة
يمكن أن تكون الثقوب السوداء كبيرة بالتأكيد ، ولكن هل يمكن أن تكون صغيرة؟ اتضح أن الثقوب السوداء الأولى ، التي تبلغ حوالي نصف حجم الثقوب المعروفة ، يمكن أن توجد في الفضاء. معظم الثقوب السوداء ذات الكتلة العادية تبلغ حوالي 5 إلى 6 أضعاف كتلة الشمس.
في شهر تشرين الثاني (نوفمبر) ، وجد علماء الفلك الذين يتطلعون إلى أطراف درب التبانة ، على بُعد حوالي 10000 سنة ضوئية ، أدلة باهتة على وجود ثقب أسود يبلغ حجمه 3.3 أضعاف كتلة الشمس. هذا أكبر من أن يكون نجمًا نيوترونيًا ، ولكنه أصغر من أي ثقب أسود معروف. تم توقع مثل هذه الثقوب السوداء ، ولكن لم يتم رصدها من قبل.
الثقب الأسود درب التبانة له مضيئة
بالحديث عن درب التبانة ، فإن الثقب الأسود الهائل في مجرتنا يصل إلى شيء غريب للغاية. عادة ، يتوهج قرص تراكم الثقب الأسود أكثر عندما يكون أكثر نشاطًا ، لأن المزيد من المادة يفرك بعضها البعض ويخلق احتكاكًا. في مايو ، كان كل شيء هادئًا للثقب الأسود المركزي لدرب التبانة ، القوس A *.
بعد ذلك ، لاحظ علماء الفلك توهجًا غريبًا ، مع توهج الثقب الأسود الذي شهده ألمع الفلكين على الإطلاق ، على الأقل في طيف الأشعة تحت الحمراء.
ليس من الواضح ما هو هذا التوهج الغريب ، لكن العلماء يعتقدون أن التوهج كان ناتجًا عندما كان جسم أو نجم مترب حلقًا قريبًا من القوس *.
أكبر ثقوب سوداء تشكلت في الخاطف
تبدو الأجرام السماوية الضخمة مثل القوس A * وكأنها يجب أن تأخذ إلى الأبد لتتشكل ، ولكن تبين أن أكبر ثقوب سوداء في الكون تشكلت في غمضة عين ، من الناحية الكونية.
اقترحت دراسة نُشرت في يونيو أن الثقوب السوداء الهائلة ربما تكونت في أول 800 مليون سنة من تاريخ الكون - وكل ما كان سيتطلبه هو سحابة غاز كبيرة. مع تراكم السحب الغازية وربطها بالجاذبية ، كانت ستنهار تحت ثقلها ، لتشكل ثقبًا أسود صغيرًا دون الحاجة إلى نجم يتحول إلى مستعر أعظم. ومن ثم فإن هذه "الثقوب السوداء القابلة للانهيار المباشر" ستستمر بعد ذلك في تحريك المادة بوتيرة شديدة ، حيث تنمو بمعدل 10000 مرة على مدى 150 مليون سنة فقط.
عند هذه النقطة ، توقفوا للتو - تاركين وراءهم الثقوب السوداء الهائلة المنتشرة في عالمنا اليوم.
تحلق الأجسام الغريبة من الثقوب السوداء
ما هو أغرب من الثقب الأسود؟ جسم غامض يطير من واحد. في هذه الحالة ، تشير UFO إلى تدفق فائق السرعة ، وهي رياح ساخنة يبدو أنها تتدفق من قرص تراكم ثقب أسود.
وجدت دراسة نشرت في أغسطس أن هذه الأجسام الغريبة قد تفسر سبب نقص المساحة بالقرب من قلب المجرات نسبيًا في المادة. ووجدت الدراسة أن الأجسام الغريبة من الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات قد تتصرف مثل صخور الثلج ، فتدفع جميع المواد الإضافية في المنطقة المجاورة مباشرة لثقب أسود بعيدًا عن محيطها.
قد يكون الكوكب 9 في الواقع ثقبًا أسود
بالحديث عن أشياء مجهولة الهوية ، قد يكون الجسم السماوي الغامض في نظامنا الشمسي المعروف باسم Planet 9 عبارة عن ثقب أسود بحجم الجريب فروت.
هناك بعض الأشياء الغريبة ، مخرجًا بعيدًا عن نبتون ، تتصرف كما لو كانت محكومة بجاذبية بعض الأجسام القريبة التي لا نستطيع رؤيتها. إنها تدور بعيدًا عن الكواكب الثمانية الأخرى ويبدو أنها موجهة في مستوى مختلف.
قام بعض المنظرين بحسابات وخلصوا إلى أن هناك كوكبًا - مع مدار متعرج - يبلغ حجمه حوالي 10 إلى 20 مرة كتلة الأرض. ولكن في دراسة نشرت في أكتوبر ، وجد علماء آخرون قاموا بتحطيم أرقام منفصلة أن ثقبًا أسودًا صغيرًا ، بحجم الجريب فروت ، يمكن أن يفسر أيضًا السلوك الغريب لهذه الأجسام العابرة لنبتون.
إرسال الرسائل من خلال ثقب أسود سيجعلها تتبخر
يمكن أن تكون الثقوب السوداء ثقوب دودية في كون بديل. لكن لا تهتم بمحاولة إرسال رسالة عبر الثقب الدودي إلى شخص ما في ذلك الكون الغريب.
في أغسطس ، وجد العلماء أن إرسال رسالة صغيرة عبر ثقب أسود سيغير الثقب الأسود ، مما يجعله يتبخر. أول رسالة يتم إرسالها عبر الثقب الدودي ستقلص الثقب الأسود المستقبِل بنسبة 30٪ ، وستقلص كل رسالة لاحقة الثقب الأسود أكثر - بينما تحمل معلومات أقل وأقل. بعد عدد قليل من عمليات الإرسال ، لن تحمل الرسالة أي معلومات وسيختفي الثقب الأسود المتلقي.
يمكن للأجانب إطلاق الليزر على الثقوب السوداء
بيو! بيو! بيو! قد لا تغذي الثقوب السوداء الحياة في عوالم غريبة فقط. قد تسمح أيضًا للأجانب بالتنقل في المجرة. من خلال إطلاق أشعة الليزر على الثقوب السوداء ، يمكن للكائنات الفضائية المتطورة أن ترتد الفوتونات ، أو جزيئات الضوء ، حول آبار الجاذبية المحيطة بالثقوب السوداء. ستدور هذه الفوتونات حولها وتعود إلى جهاز الاستقبال ، ولكن في هذه العملية سوف تستنزف بعض زخم الثقب الأسود وتحوله إلى طاقة. مع عودة الفوتون ، يمكن للأجانب تحويل هذه الطاقة إلى زخم لتشغيل حركتهم عبر المجرة ، ويمكن تكرار العملية مرارًا وتكرارًا.
قد نتمكن من إنقاذك من ثقب أسود
بينما تقوم بتكبير أفق حدث الثقب الأسود ، يتباطأ الوقت ، وتمتد مثل السباغيتي وتمزق إلى قطع ، أليس كذلك؟ ليس بهذه السرعة. قد تكون هناك طريقة لإنقاذ الناس من مصائد الموت السماوية هذه ، على الأقل وفقًا لإحدى النظريات المضاربة الجديدة.
وفقًا لهذه النظرية ، قد تكون هناك طريقة لربط ثقوب سوداء. (التشابك الكمي هو التأثير الغريب ، الذي لا يُرى عادةً إلا في المقاييس دون الذرية الدقيقة ، حيث يتم ربط جسيمين أو جسمين بشكل لا ينفصم عبر مسافات شاسعة.) كطريقة لربط شيئين ضخمين مثل الثقوب السوداء ، قد يكون من الممكن استخدامهما كطريقة للتنقل الفوري بين موقعين. في هذه الحالة ، إذا سقطت عن طريق الخطأ في ثقب أسود ، فقد تكون هناك طريقة لإخراجك - وإن كان في وقت ومكان آخر.
يمكن أن يؤدي دوران الثقوب السوداء إلى سفر لطيف أسرع من الصوت
استرخِ ، وارتدِ سماعات الرأس التي تعمل على إلغاء الضوضاء واسترخي - أنت على وشك القفز إلى ثقب أسود دوار. بالتأكيد ، هناك فرصة كبيرة جدًا لتمزقك إلى قطع صغيرة ولن تتم رؤيتها مرة أخرى أبدًا ، ولكن على الأقل يعتقد بعض الفيزيائيين أن دخول ثقب أسود دوار قد يكون تجربة مختلفة تمامًا. في الواقع ، قد يكون دوران الثقوب السوداء أشبه بوابات الوقت اللطيفة.
لنفترض أن الثقوب الدودية موجودة وأن الثقوب السوداء هي الطريق إليها. لا تدور أنواع معينة من الثقوب السوداء الهائلة ، مثل العملاق اللطيف في قلب مجرتنا ، كثيرًا. وتشير الحسابات الجديدة إلى أن السفر إلى مثل هذا الثقب الأسود لن يؤدي حتى إلى ركوب وعرة ، لأن دورانها البطيء سيعني انكماشًا وتمددًا لا يكاد يذكر ، وسيكون ضمن نطاق الضغوط التي يمكن أن تتعامل معها سفينة الفضاء.
