🤶🏿 ⤵️ 🙎🏿 أصغر ثقب أسود في الكون 🆘 👨🏾‍⚕️ 😾

ووجدوا أنه في الضوء قد يحتاج المرء إلى الطعام.
- ستيفن كينغ

عندما تنظر للأعلى وتخترق أعماق سماء الليل ، تتذكر على الفور أن هناك كونًا كاملاً مليئًا بالمعجزات. ولكن بالإضافة إلى النيازك والكواكب والنجوم والسدم والمجرات التي تضيء الكون ، هناك أشكال أخرى من المادة غير مرئية تمامًا لعيننا.

وأنا لا أتحدث عن الغاز البارد والغبار ، غير المرئي في النطاق المرئي. هذه العناصر مصنوعة من نفس طوب البناء - البروتونات والنيوترونات والإلكترونات - مثلنا. وعلى الرغم من أنها قد لا تنبعث (أو حتى تمتص) الضوء المرئي ، إذا لاحظنا الأطوال الموجية المرغوبة ، فسوف نراها.

عندما نوجه أفضل المراصد إلى خطوط الغبار "المظلمة" الموجودة باتجاه مركز المجرة ، هذا ما نراه:

ومع ذلك ، حتى لو تحدثنا عن مادة طبيعية - من خلالها تصنع النجوم والكواكب والغاز والغبار وأنت وأنا - لا تزال هناك مصادر لا تصدر أي ضوء بأي أطوال موجية. لا يمكنهم القيام بذلك ، لأنه بحكم التعريف ، لا شيء يمكن أن يهرب منهم.

بالطبع ، أنا أتحدث عن الثقوب السوداء.

نحن نعلم أن هذه الأشياء موجودة ، ليس فقط نظريًا ، ولكن أيضًا من الملاحظات. فقط من خلال النظر إلى المنطقة المركزية من مجرتنا ، يمكننا تتبع مدارات النجوم ووجدنا أنها تتحرك حول جسم مركزي يحتوي على أربعة ملايين كتلة شمسية ، والتي في نفس الوقت ، لا تنبعث منها الضوء.

في الواقع ، توجد في وسط معظم المجرات ثقوب سوداء هائلة ، كثير منها أثقل آلاف المرات من الوحش الموجود في مركز درب التبانة. إنها تمثل أكبر الثقوب السوداء في الكون ، وتتشكل ، كما يعتقد ، من خلال دمج واستيعاب الملايين من الجثث القديمة للنجوم الضخمة الميتة.

بالطبع ، من الأسهل رؤية النجوم الساطعة والأكبر ، إذا نظرت إلى مجموعة النجوم الصغيرة. يمكن تحديد أنه نظرًا لحقيقة أنهم أكبر من غيرهم ، فإنهم يعيشون لفترة أطول ، لأن لديهم المزيد من احتياطيات الوقود ، ولكن في الواقع ، العكس هو الصحيح!

النجوم الأكثر ضخامة ، الفئتين O و B ، هي حرفيا أكثر إشراقًا بعشرات الآلاف من المرات من الشمس ، نظرًا لحرقها لوقودها عشرات الآلاف من المرات أسرع. وعلى الرغم من أن كتلة الشمس تزيد على عشرات أو مئات المرات أكثر من الشمس ، إلا أنها تحرق وقودها بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن أن تكون فترة حياتها سوى بضعة ملايين (أو حتى عدة مئات الآلاف) سنة! وعندما يموت أكبر النجوم ، يموتون ليس فقط في انفجار المستعر الأعظم ...

ينهار قلب النجم أيضًا ، ويترك إما نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود!

عادة تعمل الجاذبية لضغط النجم وتسحبه إلى الداخل وتحاول الانهيار. عندما يحدث الاندماج النووي في النواة ، يتوازن الضغط الناتج عن إشعاعها الخارجي مع انضغاط الجاذبية ويقيد النجم. حتى عندما ينتهي الاندماج النووي ، تبقى المادة شيئًا صلبًا ، وتقاوم الذرات الانهيار جيدًا. في نجم مثل الشمس (أو حتى أكبر أربع مرات في النجم) ، في نهاية الاندماج النووي ، سوف يتقلص جوهر النجم إلى حجم يضاهي حجم الأرض ، ولكن ليس أبعد من ذلك ، لأن الذرات ستصل إلى حالة يرفضون بعدها الضغط.

يرجع هذا الضغط إلى حقيقة أن الجسيمات الكمومية تتطلب قوة أكبر لضغطها أكثر مما يمكن أن تنتجه جاذبية الشمس. لكن النجم الذي تزيد كتلته عن 400٪ من كتلتنا سيتحول إلى مستعر أعظم ، وسوف تنهار منطقته المركزية ، بعد أن يمر الحالة الذرية ، ثم إلى نواة النيوترونات النقية! بدلاً من حجم الأرض ، سيتم وضع نجم نيوتروني للكتلة الشمسية في كرة يبلغ قطرها عدة كيلومترات.

وعلى الرغم من بقاء جزء صغير فقط من النجم الأصلي في النواة ، إلا أن كتلة النجوم النيوترونية تختلف من كتلة الشمس إلى ثلاثة أضعاف الكتلة الشمسية. ولكن بالنسبة للكتلة التي تتجاوز هذا الحد ، حتى النيوترونات تخضع لقوة الجاذبية ، ويتم ضغطها إلى أحجام صغيرة جدًا بحيث لا يمكن للضوء الهروب منها. في هذه المرحلة ، ننتقل من نجم نيوتروني إلى ثقب أسود!

إذن أي من الثقوب السوداء المعروفة ستكون ضئيلة؟ يوجد حاليا ثلاثة مرشحين ، وبعضهم أقرب إلى النصر من الآخرين.

IGR J17091-3624: ثقب أسود في نظام ثنائي يمكننا اكتشافه بسبب الرياح النجمية القوية الناتجة عن النظام الثنائي. بدلاً من الوقوع في ثقب أسود ، فإن 95٪ من المادة التي يتم امتصاصها من نجم مصاحب تطير إلى الفضاء النجمي. هذا في الواقع ثقب أسود للكتلة الصغيرة ، لكن دقة القياسات تعطينا مبعثرًا من 3 إلى 10 كتل شمسية.

GRO J0422 + 32: نظام ثنائي آخر وميض يقع على بعد 8000 سنة ضوئية من الأرض ، وتختلف تقديرات كتلته اختلافًا كبيرًا. تعتقد بعض الفرق أن هذا نجم نيوتروني بكتلة تبلغ 2.2 مرة فقط من كتلة الشمس ؛ يدعي آخرون أن كتلته أقرب إلى الشمس الرابعة ، وأخرى أقرب إلى 10 شمسية. لا يوجد حل نهائي بعد ، ولكن إذا كنت أراهن على أصغر ثقب أسود معروف ، فسأراهن على هذا المرشح.

XTE J1650-500: في البداية تم الإعلان عن أن كتلته 3.8 من الطاقة الشمسية ، ولكن منذ ذلك الحين تغيرت التقديرات إلى 5 كتل شمسية. يطلق هذا النظام الثنائي أشعة سينية من قرص تراكم ، وبينما ندرس كائنات من هذه الفئة ، نكتشف العلاقة بين الإشعاع المنبعث وكتلة الثقب الأسود نفسه!

أينما تقع هذه الحدود بين نجم نيوتروني وثقب أسود - سواء كانت 2.5 أو 2.7 أو 3.0 أو 3.2 كتل شمسية - هناك بالضبط ، كما قد تتصور ، يجب أن تبحث عن الحد الأدنى من الثقوب السوداء . ولكن هناك ثلاثة احتمالات أخرى يمكننا اكتشافها!

1) اندماج النجوم النيوترونية! هذه العملية هي التي تؤدي إلى ظهور عناصر ثقيلة جدًا في الكون ، مثل الذهب ، وتحدث نتيجة اصطدام نجمين نيوترونيين. النجوم النيوترونية أكثر شيوعًا من الثقوب السوداء ، وعلى الرغم من أن اصطداماتها نادرة ، إلا أنها تحدث كل 10،000 - 100،000 سنة في المجرة ، إذا كنت تتذكر أن عمر الكون يزيد عن 10 مليار سنة وأنه يحتوي على ما يقرب من تريليون مجرات.

من الممكن أنه في اصطدام نجمين نيوترونيين ، حتى لو لم تتجاوز كتلتهما هذا الحد لتشكيل الثقب الأسود ، فستظل النتيجة ثقبًا أسود بكتلة أصغر من كتلة المستعر الأعظم التي تشكلت بعد الانفجار. لذلك هناك أمل في العثور على ثقب أسود بكتلة تزيد قليلاً عن اثنين من الطاقة الشمسية في مجرتنا ، حيث كان يجب أن يشهد من 100000 إلى 1،000،000 من هذه الأحداث!

لنفترض أنك غير راضٍ عن كتلة الثقوب السوداء المتاحة وترغب في جعل الثقب الأسود أصغر. بشرى سارة: عليك الانتظار!

2) الثقوب السوداء تفقد الوزن بمرور الوقت! بما أن طبيعة الكون هي كمومية ، فإن الثقوب السوداء ليست أشياء ثابتة بسبب المظهر المستمر لتقلبات الجسيمات المضادة للجسيمات التي تحدث في الداخل والخارج ، وفي أفق حدث الثقب الأسود. وعلى الرغم من أن هذا يحدث ببطء ، إلا أن الثقوب السوداء تتبخر بفضل عملية تعرف باسم إشعاع هوكينج.

في هذه الحالة ، لا يأتي تيار من الجسيمات أو الجسيمات المضادة من الثقوب السوداء ، ولكن من طاقة منخفضة جدًا وإشعاع ثابت تقريبًا من جسم أسود.

على مدى فترات طويلة من الزمن ، من 10 إلى ⁶⁸ أو 10 ⁶⁹ سنة ، تتبخر الثقوب السوداء لأصغر الكتل ، وتفقد كتلتها في البداية ببطء ، ثم بسرعة كبيرة ، وتبخر الأطنان القليلة الأخيرة في بضع ميكروثانية.

لذا إذا كنت ترغب في الحصول على ثقوب سوداء ذات كتلة أقل مما هو عليه الآن ، فما عليك سوى الانتظار. حسنًا ، إذا كنت بحاجة إليهم الآن - فلدي أخبار سيئة لك.

3) يمكن أن يولد الكون بثقوب سوداء مجهرية ، لكنه لم يولد. ظهرت فكرة الثقوب السوداء البدائية مرة أخرى في السبعينيات ، وهي عبقرية بطريقتها الخاصة. كان الكون ذات مرة في حالة ساخنة وكثيفة وموحدة وسريعة التوسع. إذا كانت أي منطقة في ذلك الوقت أكثر كثافة بنسبة 68٪ فقط من المتوسط ، فسوف تنهار تلقائيًا إلى ثقب أسود ، وإذا كان لديك العديد من هذه المناطق ، فسنحصل على كون مليء بالثقوب السوداء المجهرية.

ولكننا قمنا بقياس حجم تقلبات الكثافة في وقت مبكر جدًا من الكون ، وكيف يتغير مع المقياس - إذا نزلت من المقاييس الكبيرة إلى أصغر المقاييس المقاسة.

بدلاً من التقلبات في 68 ٪ ، وصلت التذبذبات العادية إلى قوة 0.003 ٪ فقط ، وهو ما لا يكفي لظهور الكون مع ثقب أسود بدائي واحد على الأقل. والأسوأ من ذلك ، إذا ذهبت على نطاق متناقص باستمرار ، يصبح الأمر غير معقول تقريبًا. إذا كان كل شيء مختلفًا ، فسيكون الكون مليئًا بها ؛ ولكن هذا ببساطة ليس كوننا.

هذه قصة أصغر ثقوب سوداء في الكون ، من تلك المعروفة لنا التي لم يتم العثور عليها بعد ، وتلك التي تحتاج فقط إلى الانتظار!

أصغر ثقب أسود في الكون

More articles: