من أسرار... الثقوب السوداء"الجزء الثاني"

ماهي الكوازرات؟

في عام 1967 اكتشفت "جوسلين بل" أجسام في الفضاء تبث نبضات منتظمة من موجات الراديو وكانت تعتقد بأنها اتصلت مع حضارات غريبة في المجرة ولكنها توصلت إلى أن هذه النبضات ناتجة عن نجوم نابضة كانت في الواقع نجوم نيترونية دوارة تبث هذه النبضات هي بسبب تداخل معقد بين حقولها الجاذبية وبين المادة المحيطة بها وهذه النبضات هي الدليل الأول على وجود الثقوب السوداء ولكن هناك أسؤال يطرح نفسه ! .

كيف لنا ان نكشف ثقب الاسود بما انه لا يبعث ضوء!!

هو دراسة القوة التي يمارسها الثقب الأسود على الأجسام المجاورة فقد شاهدوا نجم يدور حول آخر غير مرئي ولكن ليس هذا شرطً أن يكون النجم غير المرئي ثقب اسود فقد يكون نجما باهت .

مع هذه الجاذبية العالية والطاقة الهائلة التي يبثها الثقب الأسود فإنه قد يتولد جسيمات ذات طاقة عالية جداً قرب الثقب الأسود ويكون الحقل المغناطيسي شديداً بحيث تتجمع الجسيمات فيمع هذه الجاذبية العالية والطاقة الهائلة التي يبثها الثقب الأسود فإنه قد يتولد جسيمات ذات طاقة عالية جداً قرب الثقب الأسود ويكون الحقل المغناطيسي شديداً بحيث تتجمع الجسيمات في نوا فير تنطلق خارجاً على طول محور الدوران ونشاهد مثل هذه الجسيمات في عدد من الكوازر.

من فكرة تعريف الثقب الأسود كمجموعه من الأحداث التي لا يمكن الإفلات منها بعيدا ويعني إن الثقب الأسود أي أفق الحدث مكون من مسارات أشعة الضوء في الزمكان وبالتالي لا يستطيع الضوء الابتعاد عن الثقب الأسود بل يحوم عند أطرافه إلى الأبد. أن هذه المسارات لا يمكن أن تقترب من بعضها البعض فإذا اقتربت فلابد أن تندمج لتصبح واحدة وفي هذه الحالة تقع في ثقب اسود,ولكن إذا ابتلع الثقب الأسود هذه ألاشعه فهذا يعني أنها لم تكن على حدوده ,وهذا يعني انه يجب أن تكون الأشعة متوازية أو متباعدة وإذا كانت الأشعة التي يتألف منها أفق الحدث لا يمكنها أن تتقارب فإن مساحة أفق الحدث تبقى كما هي أو تتسع مع الزمان,وفي الواقع تتسع المساحة كلما وقع في الثقب الأسود مادة أو إشعاع وإذا تصادم ثقبان أسودان واندمجا معاً في ثقب واحد فإن مساحة أفق حدث الثقب الجديد تساوي مجموع مساحتي الثقبين الأوليين أو اكبر وبناءً على هذا التعريف وهذه الفكرة فسوف تكون حدود الثقب الأسود هي هي للثقب الأسود وأيضا مساحتهما بشرط أن يكون الثقب الأسود صار إلى وضع مستقر لا يتغير مع الزمن كان هذا السلوك لمساحة الثقب الأسود مستوحى إلى حد بعيد من سلوك مقدار مادي يدعى "أنتروبيا"-وهو مقياس درجة الخلل أو اضطراب نظام ما ويعرف تقدير أو وصف هذه الفكرة الدقيقة بالقانون الثاني للديناميكا الحرارية فهو ينص على إن "الأنتروبيا" لنظام معزول تتزايد باطراد وعندما يندمج نظامين معاً, تكون "أنتروبيا" النظام الموحد ,اكبر من مجموع الاثنين في كل منهما , اقترح طالب أبحاث اسمه "جاكوب بكنشتاين" إن مساحة أفق الحدث هي مقياس أنتروبيا لثقب الأسود ؛ فكلما سقطت فيه مادة تحمل أنتروبيا كلما اتسعت مساحة أفق الحدث ’بحيث أن مجموع أنتروبيا المادة خارج الثقوب السوداء ومساحة الآفاق لا تنقص أبدا , فإذا كان للثقب الأسود أنتروبيا فلابد أن تكون له حرارة كذلك كل جسم ذي حرارة معينه لابد أن يبث إشعاع بمعدل ما وهذا الإشعاع ضروريلتفادي خرق القانون الثاني للديناميكا . أي انه يجب أن تبث الثقوب السوداء إشعاعا ولكن الثقوب السوداء بحكم تعريفها بالذات أجسام يفترض أن لا تبث شيئا.

الثقوب السوداء الدوارة تبث جسيمات ولكن عندما أجرى ستيفن هوكنغ حساباته ظهرت له نتيجة مزعجه وهي انه حتى الثقوب السوداء غير الدوارة تبث جسيمات وهذه النتيجة كان يعتقد ستيفن أنها ناتجة عن اعتماده تقدير خاطئ وأخيراً أكد له طيف هذه الجسيمات هو بالضبط ما قد يصدر عن جسم حار.

كيف يبدو أن الثقب الأسود يمكنه بث جسيمات’ مادمنا نعرف أن لا شي يمكنه الإفلات من أفق الحدث ؟؟؟؟؟ الجواب كما تفيد نظرية الكم ’ هو إن الجسيمات لا تصدر من داخل الثقب الأسود ’ بل من (الفراغ) الفضاء الفارغ خارج أفق الحدث للثقب الأسود مباشرة!!!!!!! وكي تتضح الصورة لابد من إعادة فكرة إن ما نخاله فضاء فارغا لا يمكن أن يكون فراغ تماماً لان ذلك يعني إن جميع الحقول من الجاذبية وكهرومغنطيسيه سوف تكون صفرا بالضبط إلا إن قيمة الحقل ومعدل تغيره مع الزمن يشبهان موقع وسرعة الجسم: فمبدأ الارتياب يحتم أنه كلما عرفنا بالضبط واحدة من هاتين الكميتين تناقصت الدقة في الأخرى وهكذا ففي فضاء فارغ لا يمكن تحديد الحقل صفرا بدقه لأنه تكون له قيمه صفر ومعدل تغير صفر إذا لابد أنتكون هناك جسيمات في الفضاء تظهر ناره وتختفي تارة وتلغي بعضها تارة (من هنا ظهرت فكرة طاقة الصفر حاول البحث عن اعمال وحياة العالم نيكول تسلى).

لا يمكن رؤية هذه الجسيمات أو اكتشافها بالكشافّات لان تأثيراتها غير مباشرة ويتنبأ مبدأ الارتياب بوجود أزواج افتراضية متشابهة من جسيمات المادة بحيث يكون أحد الزوجين من المادة والأخر من المادة المضادة.وتخيل هذه الجسيمات على حدود الثقب الأسود أي على حدود أفق الحدث من الممكن جد أن يسقط الجسم الافتراضي الذي يحمل الطاقة السالبة وينجو الجسم ذو الطاقة الموجبة.

بالنسبة لراصد من بعيد يبدو وكان الجسيم صادر عن الثقب الأسود ومع دفق الطاقة السالبة إلى داخل الثقب الأسود سوف تنخفض كتلة الثقب الأسود ولفقد الثقب الأسود لبعض كتلته تتضاءل مساحة أفق حدثه فكلما صغرت كتلة الثقب الأسود ارتفعت درجة الحرارة ومع ارتفاع درجة الحرارة يزداد معدل بثه الإشعاع فيتسارع نقصان كتلة اكثر فاكثر ولكن لا أحد يعلم ماذا يحدث للثقب الأسود إذا تضاءلت كتلته إلى درجه كبيره ولكن الاعتقاد الأقرب انه سوف ينتهي ويختفي في انفجار نهائي هائل من الإشعاع يعادل انفجار ملايين من القنابل الهيدورجينيه. فالثقب الأسود الأولى ذو الكتلة البدائية من ألف مليون طن يكون عمره مقاربا لعمر الكون . أما الثقوب السوداء البدائية ذات الكتلة دون هذه الأرقام فتكون قد تبخرت كليا . وتلك التي لها كتله أكبر بقليل تستمر في بث إشعاعات على شكل أشعة سينيه أشعة غاما وهذه الإشعاعات من سينيه وغاما تشبه الموجات الضوئية ولكن بطول موجي اقصر وتكاد هذه الثقوب لا تستحق صفة سوداء فهي حارة في الواقع إلى درجة(الاحمرار- ابيض) وتبث طاقة بمعدل يقارب عشرة آلاف ميغا واط.




رصد الثقب الأسود

قد نفتش عن أشعة غاما التي تبثها الثقوب السوداء الأولية طوال حياتها ومع إن إشعاعات معظمها سوف تكون ضعيفة بسبب بعدها عنا فإن اكتشافها يكون ممكن. ومن خلال النظر إلي خلفية أشعة غاما لا نجد أي دليل على ثقوب سوداء أوليه ولكنها تفيد بأنه لا يمكن تواجد اكثر من 300 منها في كل سنه ضوئية مكعبة من الكون . فلو كان تواجدها مثلا اكثر بمليون مره من هذا العدد فإن اقرب ثقب اسود إلينا على بعد ألف مليون كيلومتر , وكي نشاهد ثقب اسود أولى علينا أن نكشف عدة كمات من أشعة غاما صادره في اتجاه واحد خلال مدى معقول من الزمن كأسبوع مثلا ولكن نحتاج إلى جهاز استشعار كبير لأشعة غاما وأيضا يجب أن يكون في الفضاء الخارجي لان أشعة غاما لا يمكنها اختراق الطبقة الهوائية. إن اكبر مكشاف أشعة غاما الذي يمكنه التقاطها وتحديد نقطة الثقوب السوداء ألا وليه هو الطبقة الهوائية للأرض بكاملها فعندما يصطدم كم عالي من الطاقة من أشعة غاما بذرات جو الأرض يولد أزواجا من الإلكترونات والبوزيترونات (الإليكترونات المضادة ) ونحصل على وابلا من الإلكترونات على شكل ضوء يدعى أشعة "شيرنكوف". إن فكرة الإشعاع من الثقوب السوداء هي أول مثال من التنبؤ المتوقف على أساس على النظريتين الكبريتن لهذا القرن :النسبية العامة وميكانيكا الكم . وهذه أول إشارة إلى إن ميكانيكا الكم قادرة على حل التفردات التي تنبأت بها النسبيه العامة.

تناظرات الفيزيائية المتجه لثقب اسود

التناظرات الفيزيائيه تقودنا الى إكتشاف جديد!! من المعروف إن قوانين الفيزياء مبنية على التناظرات وعلى هذا الأساس بما انه توجد أجسام تسمى ثقوب سوداء يمكن للأشياء السقوط فيها بلا عوده فإنه يجب أن تكون هناك أجسام تخرج منها الأشياء تسمى الثقوب البيضاء هنا يمكن للمرء افتراض إمكانية القفز في ثقب اسود في مكان ما ليخرج من ثقب أبيض في مكان آخر.فهذا النوع من السفر الفضائي ممكنا, فهناك حلول لنظرية النسبية العامة يمكن فيها السقوط في ثقب أسود ومن ثم الخروج من ثقب أبيض أيضا لكن الأعمال التالية بينت أن هذه الحلول جميعها غير مستقرة :فالاضطراب الضئيل قد يدمر أخدود الدودة أو المعبر الذي يصل بين الثقب الأسود والثقب الأبيض(او بين كوننا وكون موازي له) إن كل هذا الكلام الذي ذكر يستند إلي حسابات باستخدام النظرية النسبية العامة لآنيشتاين ولايمكن اعتبار هذه القياسات صحيحة تمام لأنها لا تاخذ مبدأ الارتياب بالحسبان . يفقد الثقب السود كتلته بإصدار الجسيمات والإشعاع حتى تصبح كتلته صفر ويختفي كليا لو افترضنا انه كانت مركبة فضاء قفزت إلى هذا الثقب ماذا يحدث يقول ستيف هوكنق بناءً على عمل أخير له إن المركبة سوف تذهب إلى كون طفل صغير خاص بها كون صغير مكتف ذاتيا يتفرع عن منطقتنا من الكون ( سوف احاول شرح فكرة الكون الطفل على قدر الفهم وذلك بأن تتخيل كميه من الزيت في حوض ماء وهي متجمعة حرك هذه الكميه بقلم سوف تنفصل كره صغيره من الزيت عن الكره الكبيره هذه الكره الصغيره هي الكون الطفل والكره الكبيرة هي عبارة عن كوننا ولاحظ ان الكره الصغيره قد ترجع وتتصل مع الكره الكبيرة ) وقد يعود هذا الكون الطفل إلى الانضمام ثانيه إلى منطقتنا من الزمكان فأن فعل سيبدو لنا كثقب اسود آخر قد تشكل ثم تبخر والجسيمات التي سقطت في ثقب أسود تبدو كجسيمات مشعة من ثقب آخر. يبدو هذا وكأنه المطلوب للسماح بالسفر الفضائي عبر الثقوب السوداء لكن هناك عيوب في هذا المخطط لهذا السفر الكوني أولها انك لن تستطيع تحديد مكان توجهك أي لا تعلم إلى أين سوف تذهب وأيضا الأكوان الطفلة التي تأخذ الجسيمات التي وقعت في الثقب الأسود تحصل فيما يدعى بالزمن التخيلي يصل رجل الفضاء الذي سقط في الثقب الأسود إلى نهاية بغيضة فهو يتمزق بسبب الفرق بين القوى المطبقة على رأسه وقدميه حتى الجسيمات التي يتكون منها جسمه سوف تنسحق تواريخها في الزمن الحقيقي وستنتهي في متفرد ولكن تواريخها في الزمن التخيلي سوف تستمر حيث تعبر إلى كون طفل ثم تعود للظهور كجسيمات تشعها ثقب اسود أتخر ,إن على من يسقط في ثقب اسود أن يتخذ الشعار : فكر تخيليا. وما نعنيه هو إن الذهاب عبر ثقب اسود ليس مرشحا ليكون طريقة مرضية وموثوق بها للسفر الكوني.

شكرا لك أستاذي العزيز نيوتن على مواضيعك المتميزة