أغرب 10 أشياء تعلمناها عن الثقوب السوداء في عام 2021

يمكن للعلماء الذين يدرسون الثقوب السوداء التأكد من أنه سيكون هناك عام بعد عام اكتشافات مذهلة. لم يكن عام 2021 استثناءً ، مع وجود العديد من النتائج الجديدة والمثيرة المتعلقة بوحوش الجاذبية الغريبة هذه. اليوم سننظر في الأكثر إثارة اكتشاف الثقوب السوداء هذا العام وكيف أنها تقدم فهمنا للكون.

الثقب الأسود الأسرع دورانًا

حتى الثقوب السوداء الأكثر دراسة يمكن أن تكون مفاجأة. في فبراير ، راجع الفيزيائيون تقديراتهم لخصائص الوحش الكوني في قلب نظام Cygnus X-1 ، والذي صادف أيضًا أنه أول ثقب أسود تم تأكيد وجوده. اكتشف الثقب الأسود Cygnus X-1 ، الذي تم اكتشافه لأول مرة منذ ما يقرب من 60 عامًا ، أنه أكبر بنسبة 50٪ مما كان يُعتقد سابقًا ، و 21 ضعف كتلة الشمس ، ويدور حول سرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء ، مسجلاً رقمًا قياسيًا جديدًا للثقوب السوداء.

يقع الثقب الأسود في Cygnus X-1 على بعد حوالي 7200 سنة ضوئية وهو يلتهم ببطء نجمه الأزرق العملاق ، مما يمنح الباحثين رؤية جديدة لمثل هذه العمليات.

اقرأ أيضا: كم عدد الثقوب السوداء في الكون؟

نجمة معكرونة

عندما يقترب نجم جدًا من حافة الثقب الأسود ، فإن قوى الجاذبية تمزقه إلى خيوط طويلة يتم سحبها في فم الثقب الأسود. هذه العملية ، المعروفة باسم "السباغيتيشن" ، تنتج الضوء مع تسخين المادة النجمية من خلال الاحتكاك ، مما يسمح للفلكيين بالتقاط هذا الفعل المرعب بكل مجدها. في مايو ، لاحظ الباحثون لأول مرة نجمًا تم سحقه وامتصاصه بهذه الطريقة بواسطة ثقب أسود تزن 30 مليون مرة كتلة الشمس ويقع في مركز المجرة على بعد 750 مليون سنة ضوئية من الأرض.

بالإضافة إلى جمع البيانات المهمة حول التمعج ، ساعدت الملاحظات العلماء على إنشاء تصور لا يصدق لامتصاص النجم.

اقرأ أكثر: اكتشف علماء الفلك لأول مرة عواقب "التعرق" لنجم بواسطة ثقب أسود

يثبت LIGO أن هوكينغ على حق

في يونيو ، شاهد باحثون في مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) اثنين من الثقوب السوداء الهائلة يندمجان في ثقب واحد ، وقاموا بتحليل التموجات في نسيج الزمكان ، والتي تسمى موجات الجاذبية ، والتي تسببها الثقوب السوداء تتحرك بسرعة عالية.

ووجدوا أن مساحة سطح الثقب الأسود الناتج أكبر من مساحة السطحين الأولين مجتمعين. بالإضافة إلى الحصول على بيانات مفاجئة ، تساعد نتائج الدراسة في إثبات تخمين عالم الفيزياء الفلكية البريطاني ستيفن هوكينغ في عام 1971 ، والمعروف باسم نظرية منطقة الثقب الأسود. تنص النظرية على أن مساحة سطح الثقب الأسود لا يمكن أن تنخفض بمرور الوقت ، وهو قانون اشتقه هوكينج باستخدام نظرية أينشتاين للنسبية العامة. وكذلك فهمه للإنتروبيا. بينما كانت نتائج البحث انتصارًا لهوكينج ، فقد تركت علماء الفيزياء في حيرة من أمرهم. وفقًا لميكانيكا الكم ، يجب أن تنكمش الثقوب السوداء وتتبخر ، لذلك ليس من الواضح كيفية التوفيق بين هذا وبين قانون هوكينغ الذي ينص على أن مساحة سطحها يجب أن تزداد دائمًا.

مثير للاهتمام أيضًا: اكتشف العلماء كيفية الاستماع إلى موجات الجاذبية للانفجار العظيم

اندماج ثقب أسود مع نجم نيوتروني

في يونيو ، أعلن الباحثون الذين يعملون مع LIGO أنهم كانوا متأكدين لأول مرة من أنهم رأوا ثقوبًا سوداء تندمج في أجسام مضغوطة تسمى النجوم النيوترونية. إلى جانب الثقوب السوداء ، تعتبر النجوم النيوترونية إحدى النتائج النهائية المحتملة لموت نجم ضخم ، عندما ينفجر النجم على شكل مستعر أعظم ويترك وراءه بقايا. على الرغم من أن LIGO قد شهد تلميحات عن اندماجات محتملة بين الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية من قبل ، إلا أن إشارتين فقط هذا العام أثبتتا بشكل قاطع حدوث مثل هذه الاندماجات.

تم اكتشاف كلتا الإشارتين في يناير 2020 ، بفارق 10 أيام تقريبًا. في الحالة الأولى ، امتص ثقب أسود كتلته ستة أضعاف كتلة الشمس نجمًا نيوترونيًا كتلته مرة ونصف كتلة الشمس ، وفي الحالة الثانية ، ثقب أسود كتلته تسعة أضعاف كتلة الشمس. شمس ونجم نيوتروني كتلته ضعف كتلة الشمس.

توصية المحرر: تتبع علماء الفيزياء الفلكية لأول مرة اندماج النجوم النيوترونية والثقوب السوداء

تسبب الثقوب السوداء المبكرة في حدوث عواصف

تحتوي كل مجرة ​​معروفة تقريبًا على ثقب أسود هائل في مركزها ، مما يشير إلى وجود علاقة وثيقة بين جسمين كونيين. لكن العلماء ما زالوا لا يفهمون كيف يؤثر الثقب الأسود على مضيفه المجري. وجدت دراسة نُشرت في يونيو أن الرياح عالية السرعة تهب من مجرة ​​عمرها 13 مليار عام ، وهي قديمة قدم الكون نفسه تقريبًا. هذا هو أول مثال مكتشف لرياح مجرية تنبثق من الثقوب السوداء الهائلة لأنها تمتص الغاز والغبار المحيطين.

كما أن الرياح القوية ، التي تتحرك بسرعة 1,8 مليون كم / ساعة ، تتحرك بسرعة كافية لتفجير المواد عبر المجرة ومن المحتمل أن تعيق تشكل النجوم. يشير هذا إلى أن المجرات وثقوبها السوداء لها علاقة قديمة ووثيقة جدًا.

اقرأ أيضا: اكتشف العلماء الأشعة السينية خارج أفق الحدث للثقب الأسود

أصداء الضوء تثبت أن أينشتاين كان على حق

لم يكن ستيفن هوكينغ هو الوحيد الذي غزا الثقوب السوداء هذا العام. في يوليو ، صور علماء الفلك أشعة سينية تنبعث من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة ​​زويكي الحلزونية ، التي تبعد 1,8 مليار سنة ضوئية. لم يكتشف الباحثون الضوء القادم من مقدمة الثقب الأسود فحسب ، بل تمكنوا أيضًا من العثور على أصداء غريبة للضوء لم يتمكنوا من اكتشافها في البداية.

يبدو أنها قادمة من الجزء الخلفي من الثقب الأسود ، مما يعني أن الكيان العملاق كان يشوه نسيج الزمكان لدرجة أن الضوء كان ينساب من جانب واحد من الثقب الأسود إلى الجانب الآخر. تتوافق هذه العملية تمامًا مع ما يمكن توقعه من نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، لكنها لم تُكتشف بعد بشكل قاطع.

يمكن للأجانب تسخير قوة الثقب الأسود

لا يخشى العلماء وضع افتراضات طالما أنها تستند إلى البيانات ذات الصلة. في أغسطس ، اقترحت مجموعة من علماء الفلك في تايوان أن الكائنات الفضائية التكنولوجية يمكن أن تحصد الطاقة من الثقوب السوداء باستخدام هياكل عملاقة افتراضية تُعرف باسم كرات دايسون التي تحيط بالنجم. على الرغم من اعتبار الثقوب السوداء مظلمة ، إلا أنها تنبعث منها كميات كبيرة من الطاقة لأنها تتغذى على المادة المحيطة ، والتي يتم تسخينها وتنبعث منها على شكل ضوء.

تساءل علماء الفلك عما إذا كان بإمكان الأنواع خارج كوكب الأرض وضع منصات مدارية مغطاة بشيء مثل الألواح الشمسية حول ثقب أسود لامتصاص انفجارات الطاقة الخاصة به. نظرًا لأن الثقوب السوداء أصغر من النجوم ، فإن هذا سيسمح للأجانب بالتوفير في مواد البناء ويحتمل أن يسمح لهم بتخزين كميات هائلة من الطاقة.

المزيد من التفاصيل:  ما هي كرة دايسون ولماذا لم نبنيها؟

يمكن أن تستقر الثقوب السوداء المتجولة في مجرتنا

قد يكون هناك حوالي 12 ثقبًا أسودًا هائلاً وغير مرئي على أطراف مجرة ​​درب التبانة. تم التوصل إلى هذا الاستنتاج في أغسطس ، عندما نشر الباحثون نتائج محاكاة جديدة لتصادم المجرات. خلال مثل هذه الأحداث الهائلة ، يمكن لقوى الجاذبية أن تسبب ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة ، تزن ملايين أو بلايين المرات أكثر من الشمس ، لتطير وتتجول في أعماق الفضاء الحبيبية.

قد يستقر بعضها في نهاية المطاف في هالات المجرات مثل مجرتنا ، ويبلغ متوسط ​​حجم مجرة ​​درب التبانة حوالي 12 مجرة. يأمل علماء الفلك في معرفة كيفية البحث عن هؤلاء العمالقة الضائعين للتحقق من دقة عمليات المحاكاة الخاصة بهم.

اقرأ أيضا: تم اكتشاف ثقب أسود في مجموعة نجمية خارج مجرتنا

تم اكتشاف أقرب زوج من الثقوب السوداء

في ديسمبر ، سجلت التلسكوبات دليلاً على وجود أقرب زوج من الثقوب السوداء لكوكبنا ، يدوران حول بعضهما البعض على مسافة حوالي 89 مليون سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الدلو. الزوج القياسي السابق من الثقوب السوداء يبعد خمسة أضعاف هذا الزوج ، مما يعني أن العلماء لديهم الفرصة لدراسة مثل هذه الأنظمة بمزيد من التفصيل من ذي قبل. كلا العضوين في الثنائي يرفعان الأثقال - العضو الأكبر له كتلة تقارب 154 مليون شمس ، والأصغر كتلته 6,3 مليون مرة أكبر من نجمنا.

يدور كل منهما حول الآخر على مسافة 1600 سنة ضوئية فقط - وهو مبلغ زهيد بالمعايير الكونية وسجل آخر يشير إلى أنه في غضون 250 مليون سنة سوف يندمجان في ثقب أسود عملاق واحد.

اقرأ أكثر: اكتشف التلسكوب الكبير جدًا أقرب زوج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة

ثقب أسود كبير جدًا بالنسبة لمجرته

يبدو أن مجرة ​​صغيرة تدور حول منطقتنا على بعد حوالي 820 سنة ضوئية تحتوي على شيء غريب. تستضيف المجرة القزمة Leo I ، وهي أصغر بمقدار 50 مرة من مجرة ​​درب التبانة ، ثقبًا أسود فائق الكتلة له نفس كتلة الثقب الأسود في مركز مجرة ​​درب التبانة. يتساءل علماء الفلك كيف انتهى هذا الثقب الأسود الكبير في مجرة ​​صغيرة كهذه.

وقالت ماريا خوسيه بوستامانتي ، طالبة الدراسات العليا في علم الفلك بجامعة تكساس في أوستن ، في بيان: "لا يوجد تفسير لوجود هذا النوع من الثقب الأسود في المجرات الكروية القزمية". سيتعين علينا انتظار السنوات القليلة القادمة لنفهم بالضبط ما يعنيه هذا لتطور الثقوب السوداء والمجرات.

اقرأ أيضا:

• هل تشكلت الثقوب السوداء مباشرة بعد الانفجار العظيم؟
• اكتشف التلسكوب الكبير جدًا أقرب زوج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة