| الثقوب السوداء نشأتها و تكونها .. المنهاج الأردني .. ||
الثقوب السوداء النجوم النيوترونية الأقزام البيضاء و تكونها
ما من أحد لم يسمع بهذا المصطلح الثقوب السوداء لكنه مصطلح حديث نوع ما صيغ عام 1969
سأتحدث عن الثقوب السوداء و الأقزام البيضاء و النجوم النيوترونية و لكن قبل ذلك نحتاج لمعرفة عدة مفاهيم للبدء
حد تشاندراسيخار نسبة للعالم الهندي تشاندراسيخار و قد حسب هذا العالم إلى أي حد يمكن للنجم أن يكون كبيرا و يظل مبقيا على حالته ضد قوى شد جاذبيته بعد استنفاذ وقوده و قد وضع حد كتلة لنجم قدرها ضعف و نصف الضعف كتلة الشمس و قد بين أنها أكبر كتلة ممكن أن يستقر فيها النجم بعد نفاذ وقوده حيث إذا زادت الكتلة عن هذا الحد فإن النجم يتقلص تدريجيا حتى يصبح ثقب أسود
مبدأ باولي للإستبعاد و ينص هذا المبدأ على أنه اذا كان هنالك جسمين من نوع واحد (نصف لف) لن يكون لهما معا نفس الموضع و السرعة
لكن ما هو الثقب الأسود و هل هو اسود فعلا ؟
الثقب الأسود يمكن تعريفه بشكل بسيط على أنه مجموعة الاحداثيات من الزمان-المكان لا يمكن لأي شيئ أن يهرب منها لشدة جاذبيتها حتى الضوء لا يستطيع
لكن كيف يتكون؟ سنعرف أولا تكون نجم بشكل عام
عند تجمع كمية كبيرة من الهيدروجين تتقلص بسبب شد جاذبيتها و تنكمش فتقترب الذرات من بعضها ليحصل التصادم الذي لا يلبث إلا وقد سخن هذا الغاز وهذا يؤدي إلى اندماج نووي بين ذرات الهيدروجين لتشكيل الهيليوم وطبعا بنتج عن ذلك طاقة هائلة التي تضيء النجم ثم يتوقف الغاز عن الانكماش لتبدأ مرحلة الاستقرار للنجم ثم في النهاية تنفذ ما لدى النجم من وقود نووي و كلما زاد الوقود الذي بدأ به النجم نفذ ذلك الوقود بسرعة أكبر ثم يبدأ النجم بالإنكماش
وهنالك بعد هذه المرحلة عدة حالات وهي :
أولاً : يمكن أن يتحول إلى قزم أبيض وهذا عندما تكون كتلة النجم في النهاية أقل من حد تشاندراسيخار فيتكون عندها مايدعى بالقزم الأبيض نصف قطره عدة آلاف من الأميال وكثافته مئات الأطنان لكل بوصة مكعبة ويبقى على حالته حسب مبدأ باولي بالإستبعاد حيث يحدث التنافر بين الالكترونات وفق ذاك المبدأ تكون قوة التنافر هذه أكبر من قوى شد الجاذبية
ثانياً : يمكن أن يتحول إلى نجم نيوتروني وذلك عندما تكون كتلته أيضاً أقل من حد تشاندراسيخار ويبقى على هذا الوضع حسب مبدأ باولي للاستبعاد بين النيوترونات هذه المرة ولذلك سمي بهذا الإسم وتكون قوى التنافر أكبر من فوى شد الجاذبية ويكون نصف قطر هذا النجم قرابة عشرة أميال فقط وكثافته مئات ملايين الأطنان لكل بوصة مكعبة .
ثالثاً: يمكن أن يتحول إلى ثقب أسود عندما تكون كتلة النجم النهائية أكبر من حدة تشاندارسيخار حيث تكون قوى شد الجاذبية أكبر من قوى تنافر مبدأ باولي للاستبعاد
وهنالك حلول لمعادلات النسبية العامة تثبت أنه يوجد في الثقب الأسود نقطة أو مايدعى بالمفردة العارية أو الثقب الدودي تنقل أي جسم يدخل الثقب إلى مكان آخر بالكون حيث تكون الكثافة لا متنهاية وينتهي الزمن!!
ولكن ملاحظة: يمكن تكون ثقب سوداء كتلتها أقل بكثير من كتلة الشمس أي أقل من حدة تشاندارسيخار لكن ذلك يحدث عند ظروف خاصة من كثافة هائلة نتجت عن ضغوظ خارجية كبيرة جداً
وقد ذكر العالم الانكليزي ستيفن هوكنج أنه: لو أخذنا الماء الثقيل في كل محيطات الأرض فإننا سنبني قنبلة هيدروجينة تضغط المادة في منتصفها ضغطاً شديداً بحيث يتكون ثقب أسود ( لكن بالطبع لن يبقى أحد ليرصد ذاك الثقب!)
هل فعلاً الثقوب السوداء سوداء ؟
الإجابة لا .. فهي تتوهج كجسم ساخن وكلما صغر الجسم زاد التوهج وهذا يؤدي إلى سهولة رصد الثقوب الصغيرة أكثر من الثقوب الكبيرة
ويتفرع هذا العلم ويدخل في تعقيدات كثيرة وحتى الآن لم يتم الكشف عن جميع أسرار الثقب الأسود
الثقوب السوداء النجوم النيوترونية الأقزام البيضاء و تكونها
ما من أحد لم يسمع بهذا المصطلح الثقوب السوداء لكنه مصطلح حديث نوع ما صيغ عام 1969
سأتحدث عن الثقوب السوداء و الأقزام البيضاء و النجوم النيوترونية و لكن قبل ذلك نحتاج لمعرفة عدة مفاهيم للبدء
حد تشاندراسيخار نسبة للعالم الهندي تشاندراسيخار و قد حسب هذا العالم إلى أي حد يمكن للنجم أن يكون كبيرا و يظل مبقيا على حالته ضد قوى شد جاذبيته بعد استنفاذ وقوده و قد وضع حد كتلة لنجم قدرها ضعف و نصف الضعف كتلة الشمس و قد بين أنها أكبر كتلة ممكن أن يستقر فيها النجم بعد نفاذ وقوده حيث إذا زادت الكتلة عن هذا الحد فإن النجم يتقلص تدريجيا حتى يصبح ثقب أسود
مبدأ باولي للإستبعاد و ينص هذا المبدأ على أنه اذا كان هنالك جسمين من نوع واحد (نصف لف) لن يكون لهما معا نفس الموضع و السرعة
لكن ما هو الثقب الأسود و هل هو اسود فعلا ؟
الثقب الأسود يمكن تعريفه بشكل بسيط على أنه مجموعة الاحداثيات من الزمان-المكان لا يمكن لأي شيئ أن يهرب منها لشدة جاذبيتها حتى الضوء لا يستطيع
لكن كيف يتكون؟ سنعرف أولا تكون نجم بشكل عام
عند تجمع كمية كبيرة من الهيدروجين تتقلص بسبب شد جاذبيتها و تنكمش فتقترب الذرات من بعضها ليحصل التصادم الذي لا يلبث إلا وقد سخن هذا الغاز وهذا يؤدي إلى اندماج نووي بين ذرات الهيدروجين لتشكيل الهيليوم وطبعا بنتج عن ذلك طاقة هائلة التي تضيء النجم ثم يتوقف الغاز عن الانكماش لتبدأ مرحلة الاستقرار للنجم ثم في النهاية تنفذ ما لدى النجم من وقود نووي و كلما زاد الوقود الذي بدأ به النجم نفذ ذلك الوقود بسرعة أكبر ثم يبدأ النجم بالإنكماش
وهنالك بعد هذه المرحلة عدة حالات وهي :
أولاً : يمكن أن يتحول إلى قزم أبيض وهذا عندما تكون كتلة النجم في النهاية أقل من حد تشاندراسيخار فيتكون عندها مايدعى بالقزم الأبيض نصف قطره عدة آلاف من الأميال وكثافته مئات الأطنان لكل بوصة مكعبة ويبقى على حالته حسب مبدأ باولي بالإستبعاد حيث يحدث التنافر بين الالكترونات وفق ذاك المبدأ تكون قوة التنافر هذه أكبر من قوى شد الجاذبية
ثانياً : يمكن أن يتحول إلى نجم نيوتروني وذلك عندما تكون كتلته أيضاً أقل من حد تشاندراسيخار ويبقى على هذا الوضع حسب مبدأ باولي للاستبعاد بين النيوترونات هذه المرة ولذلك سمي بهذا الإسم وتكون قوى التنافر أكبر من فوى شد الجاذبية ويكون نصف قطر هذا النجم قرابة عشرة أميال فقط وكثافته مئات ملايين الأطنان لكل بوصة مكعبة .
ثالثاً: يمكن أن يتحول إلى ثقب أسود عندما تكون كتلة النجم النهائية أكبر من حدة تشاندارسيخار حيث تكون قوى شد الجاذبية أكبر من قوى تنافر مبدأ باولي للاستبعاد
وهنالك حلول لمعادلات النسبية العامة تثبت أنه يوجد في الثقب الأسود نقطة أو مايدعى بالمفردة العارية أو الثقب الدودي تنقل أي جسم يدخل الثقب إلى مكان آخر بالكون حيث تكون الكثافة لا متنهاية وينتهي الزمن!!
ولكن ملاحظة: يمكن تكون ثقب سوداء كتلتها أقل بكثير من كتلة الشمس أي أقل من حدة تشاندارسيخار لكن ذلك يحدث عند ظروف خاصة من كثافة هائلة نتجت عن ضغوظ خارجية كبيرة جداً
وقد ذكر العالم الانكليزي ستيفن هوكنج أنه: لو أخذنا الماء الثقيل في كل محيطات الأرض فإننا سنبني قنبلة هيدروجينة تضغط المادة في منتصفها ضغطاً شديداً بحيث يتكون ثقب أسود ( لكن بالطبع لن يبقى أحد ليرصد ذاك الثقب!)
هل فعلاً الثقوب السوداء سوداء ؟
الإجابة لا .. فهي تتوهج كجسم ساخن وكلما صغر الجسم زاد التوهج وهذا يؤدي إلى سهولة رصد الثقوب الصغيرة أكثر من الثقوب الكبيرة
ويتفرع هذا العلم ويدخل في تعقيدات كثيرة وحتى الآن لم يتم الكشف عن جميع أسرار الثقب الأسود
