الثقوب السوداء: ما لا تعرفه عن ذلك العالم الغامض

دائمًا ترتبط الثقوب السوداء Black Holes في أذهاننا منذ الصغر بكونها أحد الغاز الطبيعة المثيرة للعقل والمنطق، مثلها مثل مثلث برمودا على سبيل المثال، ولأنها توجد بعيد عن أنظارنا في الفضاء الفسيح بملايين السنوات الضوئية فإن أمرها زاد غرابة و غموض حتى وقت قريب قبل أن تكتشف البعثات الفضائية المتتالية جزء من لغز الثقوب السوداء.

تعالو نبحر قليلًا في فلك الثقوب السوداء، ونتعرف عن قرب على الكثير من الحقائق حول عالمها الغامض. 

الفضاء مليء بملايين النجوم من كل الأشكال والأحجام والكتل، وتبدأ دورة حياة النجوم العملاقة ذات الكتلة الكبيرة (التي تبلغ كتلتها نحو ٩ أضعاف كتلة الشمس) مع ولادتها، ثم يبدأ النجم مع مرور السنوات الضوئية في استنزاف طاقته ووقوده وهو الهيدروجين حتى ينفجر ويموت مخلفًا وراءه واحد من إثنين :

 هذه الظاهرة الفضائية تسمي supernova وهي باختصار موت نجم هي بداية مولد ثقب أسود One Star's End is a Black Hole's Beginning.

لتتخيل عزيزي القارئ حجم النجوم عملاقة الكتلة التي تتشكل في نهاية حياتها الثقوب السوداء، عليك أن تعلم أن الشمس لن تتحول أبدًا إلى ثقب أسود، لأن الشمس ليست نجمًا كبيرًا بما يكفي لتكوين ثقب أسود!

الثقب الأسود وفقا لتعريف الموسوعة البريطانية هو جسيم فضائي ذو جاذبية هائلة يتكون أو يتشكل عند موت أحد النجوم العملاقة في الفضاء، هذه الجاذبية تبتلع أي شيء يفكر في الاقتراب منها سواء نجوم أخري أو كواكب، حتى إن الضوء نفسه لا يستطيع الإفلات من تلك الجاذبية القاتلة، ثم نستطيع أن نقول إن الثقوب السوداء تنمو وتكبر من تراكم المواد التي تبتلعها بداخلها.

في أول الأمر فإن الثقوب السوداء تُنُبأ بها من خلال نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، التي تصف كيفية ارتباط الكتلة والفضاء والزمن ببعضهم البعض، وأظهرت المعادلات أنه إذا كانت كتلة النواة أكثر من نحو ثلاثة أضعاف كتلة الشمس، فإن قوة الجاذبية تطغى على جميع القوى الأخرى، وتُنتج ثقبًا أسودًا.

بعدها جاء العالم كارل شوارزشيلد Karl Schwarzschild في عام 1915 ليقدم دليل على وجود الثقوب السوداء كأحد الحلول الرياضية لمعادلات ألبرت آينشتاين في نظرية النسبية، وجد كارل أن هذه المناطق -الثقوب السوداء- تشوه الفضاء إلى أقصى حد وتولد ثقبًا في نسيج الزمكان spacetime، وبمرور الوقت ومع اكتشاف دورة حياة النجوم، أصبح من الواضح أن الثقوب السوداء كانت حقيقة موجودة، وأول ثقب أسود اٌكتشف كان Cygnus-X1.

تقول وكالة ناسا إن مجرة درب التبانة تحتوي وحدها على أكثر من ١٠٠ مليون ثقب أسود متفاوتة الأحجام.

الثقوب السوداء لا تموت في حد ذاتها، ولكنها نظريًا تتبخر ببطء في نهاية المطاف على مدى فترات زمنية طويلة للغاية، ونحن نتحدث عن فترات زمنية أطول بكثير من عمر كوننا، أما عن أحجام تلك الثقوب السوداء فهي متفاوتة، يمكن أن تكون الثقوب السوداء كبيرة أو صغيرة، ويعتقد العلماء أن أصغر الثقوب السوداء لا يتجاوز حجمها حجم ذرة واحدة فقط، هذه الثقوب السوداء صغيرة جدًا، ولكن كتلتها تعادل كتلة جبل كبير.

"الكتلة هي كمية أو مقدار المادة الموجودة في الجسم"

يوجد نوع آخر من الثقوب السوداء يسمى "النجمي stellar" يمكن أن تصل كتلته إلى 20 مرة أكبر من كتلة الشمس، بينما أكبر الثقوب السوداء فإنها تسمى "فائقة الكتلة" تحتوي هذه الثقوب السوداء على كتل تزيد عن مليون شمس معًا.

وجد العلماء دليلًا على أن كل مجرة كبيرة تحتوي على ثقب أسود هائل في مركزها، ويُطلق على الثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرة درب التبانة اسم "القوسA  -  Sagittarius A " وتعادل كتلته نحو 4 ملايين مرة كتلة الشمس، وهو لحسن الحظ يقع على بعد نحو 26 ألف سنة ضوئية من الأرض، واستطاع التلسكوب العملاق Event Horizon Telescope التقاط أول صورة للقوس A في عام 2019.

فكرة لا بأس بها لمحبي أفلام الفضاء والخيال العلمي، ولكنها مستحيلة على أرض الواقع، ففعليًا لن تسقط الأرض في ثقب أسود لأنه لا يوجد ثقب أسود قريب بدرجة كافية من النظام الشمسي حتى تتمكن الأرض من ذلك، ففي الواقع يقع أقرب ثقب أسود من الأرض على بعد قرابة 1500 سنة ضوئية و يُطلق عليه اسم "وحيد القرن  The Unicorn".

ولنمحي الفكرة تمامًا  من رأس محبي أفلام الفضاء والخيال العلمي فإن الثقوب السوداء لا تدور في الفضاء، وتأكل النجوم والأقمار والكواكب، وحتى لو حل ثقب أسود بنفس كتلة الشمس محل الشمس، فلن تسقط الأرض فيه، وسيكون للثقب الأسود نفس جاذبية الشمس و ستدور الأرض والكواكب الأخرى حول الثقب الأسود كما تدور حول الشمس الآن. 

بمناسبة أفلام الخيال العلمي، يمكننا القول أن الفيلم الرائع interstellar كان أكثر الأفلام دقةً في إظهار الثقوب السوداء على نحو رائع ومحترف، وربما يرجع ذلك لاستعانة مخرج الفيلم كريستوفر نولان بالفيزيائي الحائز على جائزة نوبل كيب ثورن Kip Thorne كمستشار علمي للفيلم، نعم فمن منا ينسى الثقب الأسود الخيالي المسمى جارجانتوا    Gargantua الذي سافر عبره ماثيو ماكونهي وآن هاثاواي كرائدي فضاء لاستكشاف ثلاثة كواكب تدور حوله.

في نهاية تتنقل شخصية ماكونهي بسفينته إلى الثقب الأسود الهائل، حيث يكتشف بداخله البعد الخامس، والكائنات متعددة الأبعاد، والقدرة على التواصل مع ابنته المنفصلة عبر الزمان والمكان، في الواقع أُشيد بتصوير الفيلم باعتباره التصوير السينمائي الأكثر دقة للثقب الأسود على الإطلاق.

في النهاية، على الرغم من كل الإمكانيات التي توصلنا إليها ونستخدمها الآن في استكشاف الفضاء، فإننا ما زلنا لا نعلم إلا القليل للغاية حول الثقب الأسود وتكوينه، ويبدو أننا سوف ننتظر الكثير من السنوات لنكتشف هذه المعلومات الغامضة الرائعة.