تعرّف ناسا الثقب الأسود بأنه منطقة جاذبية قوية جداً بحيث لا شيء، حتى الضوء، يمكن أن يهرب منها. يسمى الحد المرئي حول هذه المنطقة بأفق الحدث: النقطة حيث تتجاوز السرعة اللازمة للهروب من جذب الجاذبية سرعة الضوء، وفقاً لنظرة ناسا الرسمية حول الثقوب السوداء.
داخل هذا الحد، وفقاً لموقع ناسا التعليمي للجمهور، يُعتقد أن المادة المتبقية من نجم منهار تنضغط في نقطة صغيرة لا نهائية تسمى التفردية. على الرغم من حجمها الصغير جداً، فإن سحبها الثقالي يحكم كل شيء داخل أفق الحدث.
كيف يتشكل ثقب أسود نجمي
تشير ناسا إلى أن ثقب أسود ذا كتلة نجمية يتشكل عندما يستنفد نجم بكتلة أكبر من حوالي 20 مرة كتلة الشمس الوقود النووي في نواته وينهار تحت وزنه الخاص. ينجم عن الانهيار مستعر أعظم يزيل الطبقات الخارجية للنجم، بينما تستمر النواة في السقوط إلى الداخل. بمجرد أن تتجاوز النواة المنهارة حوالي ثلاث كتل شمسية، تشير ناسا، يصبح الانهيار إلى ثقب أسود حتمياً لأنه لا توجد قوة معروفة يمكنها إيقافه.
عادة ما يحافظ النجم على شكله لأن الضغط الخارجي من الاندماج النووي يوازن السحب الداخلي لجاذبيته الخاصة. عندما ينفد الوقود، يختل هذا التوازن، وتنضغط الجاذبية النواة حتى تتشكل ثقب أسود، وفقاً لنفس شرح ناسا.
لا جميع الثقوب السوداء بنفس الحجم
يميز نظرة ناسا العامة للثقوب السوداء عدة فئات حسب الكتلة. تتراوح الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية من حوالي ثلاث إلى عدة عشرات من الكتل الشمسية وتنتشر في درب التبانة. الثقوب السوداء الفائقة الكتلة، الموجودة في مراكز معظم المجرات الكبيرة بما فيها مجرتنا، تزن بين 100,000 وبلايين الكتل الشمسية.
فئة ثالثة، الثقوب السوداء المتوسطة الكتلة التي تزن حوالي 100 إلى أكثر من 10,000 كتلة شمسية، كان مشكوك فيها لفترة طويلة وكان لديها عدد قليل من المرشحين المحددين من خلال أدلة غير مباشرة، وفقاً لناسا. تصف ناسا اكتشاف الموجات الثقالية لعام 2019، المغطى أدناه، بأنه أكثر مثال مقنع لهذه الفئة حتى الآن.
فئات الثقوب السوداء حسب الكتلة (ناسا)| الفئة | الكتلة النموذجية | أين توجد |
|---|
| ذات كتلة نجمية | حوالي 3 إلى عشرات الكتل الشمسية | في جميع أنحاء درب التبانة |
|---|
| متوسطة الكتلة | حوالي 100 إلى أكثر من 10,000 كتلة شمسية | أكثر مثال مقنع من اندماج الموجات الثقالية لعام 2019 (GW190521) |
|---|
| فائقة الكتلة | 100,000 إلى بلايين الكتل الشمسية | مراكز معظم المجرات الكبيرة |
|---|
إثبات لا يعتمد على رؤية الضوء
نظراً لأن الثقوب السوداء لا تصدر ضوءاً، يؤكد العلماء وجودها بشكل غير مباشر. تشير ناسا إلى عدة طرق: كشف الأشعة السينية والموجات الراديوية من المادة المسخنة إلى درجات حرارة قصوى بالقرب من أفق الحدث، ومراقبة نفاثات الجزيئات التي تتحرك بالقرب من سرعة الضوء والتي تصدر موجات راديوية وأشعة سينية وأشعة جاما، واكتشاف الموجات الثقالية — تموجات في الزمكان تم قياسها لأول مرة في 2015 من حدث يسمى GW150914، عندما انهارت ثقبا أسود واحد في الآخر واندمجا، وفقاً لناسا.
أنتج أسلوب الموجات الثقالية لاحقاً أول ثقب أسود متوسط الكتلة مؤكد. أعلنت تعاون LIGO العلمي وتعاون Virgo في 2 سبتمبر 2020 أنهما اكتشفا إشارة، عينها GW190521، من حدث وقع في 21 مايو 2019، وفقاً لصفحة الكشف الرسمية لـ LIGO. اندمج ثقبا أسود بكتل حوالي 85 و 66 كتلة شمسية في بقايا واحدة من 142 كتلة شمسية — أول كشف واضح عن ثقب أسود متوسط الكتلة، كما تشير LIGO.
تشير LIGO أيضاً إلى أن الاندماج يستحق الملاحظة علمياً لأن كتل الأصل تقع داخل ما يسمى بفجوة الكتلة غير المستقرة الثنائية، نطاق (حوالي 65 إلى 120 كتلة شمسية) حيث النظرية المعيارية لانهيار النجم لا تتنبأ بتشكل الثقوب السوداء بشكل مباشر، مما يشير إلى أن الأشياء قد تكون نفسها قد نتجت عن اندماجات سابقة.
رؤية ظل الثقب الأسود
بالإضافة إلى الكشف غير المباشر، أنتج علماء الفلك صورة مباشرة. كشف تلسكوب أفق الحدث، وهو شبكة عالمية من المراصد اللاسلكية، عن أول صورة لثقب أسود في 2019 — الموجود في مركز مجرة M87، يقدر بـ 6.5 مليار كتلة شمسية وحوالي 55 مليون سنة ضوئية، وفقاً لنظرة ناسا العامة حول الثقوب السوداء.
الصورة تُظهر حلقة مشرقة من الغاز المتوهج يحيط "ظل" مركزي مظلم، الظل الذي يلقيه أفق الحدث للثقب الأسود ضد الضوء من المادة الساقطة.
ما تبقى غير مؤكد
وفقاً لناسا، يبقى أصل الثقوب السوداء الفائقة الكتلة سيئ الفهم، على الرغم من أن الأدلة تظهر أنها كانت موجودة بالفعل في التاريخ المبكر جداً للمجرات.
أُعدّت هذه المادة بالذكاء الاصطناعي وخضعت لتدقيق آلي للمصادر قبل النشر. إن رأيت خطأً فاطلب تصحيحه. طلب تصحيح أو حق الرد · كيف نعمل
