يصعب رؤية الثقوب السوداء مباشرة، إلا أن العلماء الفلكيين يمكنهم الشعور بوجودها من خلال تفاعلاتها مع بيئتها، وفي القرن الماضي، لم يثبت الفلكيون وجود العشرات من الثقوب السوداء فحسب، بل وجدوا هذه الثقوب في مجرتنا.
يتوقع وجود عشرات الملايين من الكواكب في مجرتنا بناءً على عدد النجوم الموجودة فيها. ومع ذلك، قد يكون من الصعب اكتشاف الكواكب التي تبعد بعيدًا عن نجم آخر. قد يتم امتصاص المواد من نجم المرافق للثقب الأسود، وهذا يولد ضوءًا مميزًا للأشعة السينية في هذه العملية.
أقرب 10 ثقوب سوداء من الأرض
يوجد 10 ثقوب سوداء قريبة من الأرض لا يعرف عنها كثير من العلماء الفلك بسبب طبيعتها الخفية، ولكن العلماء يستمرون في دراسة المزيد عن الثقوب السوداء وتوفير المزيد من المعلومات عنها، خاصة فيما يتعلق بالكتلة التي تجمعها، وذلك باستخدام التلسكوبات وجمع المزيد من الأدلة.
A0620-00 أو V616 Monocerotis
تكشف ملاحظات النظام النجمي في كوكبة مونوسيروس، المعروفة باسم A0620-00، عن وجود جسمين يدوران حول بعضهما البعض. واحد منهما غير مرئي، ولكن كتلته ست مرات أكبر من شمسنا. وهذا يدفع الفلكيين للاعتقاد بأن هذا النظام هو موطن أقرب ثقب أسود للأرض.
- تحدث أحيانًا انفجارات دراماتيكية لضوء الأشعة السينية في هذا الثقب الأسود. حدث واحدة من تلك الانفجارات في عام 1917.
Cygnus X-1
- يأخذ مواد من النجم الأزرق
- 6000 سنة ضوئية للوصول إليه
- 14.8 كتلة شمسية
- يحتوي الثقب الأسود على حدث أفقي بعرض 185 ميل – تقريبًا طول نيو هامبشاير.
- يعتبر النجم المرافق لـ Cygnus X-1 نجمًا عملاقًا أزرقاءً متغيرًا، يدور حول محوره كل 5.6 يومًا، على بعد خمسة أضعاف مسافة الشمس عن الأرض فقط.
V404 Cygni
في عام 2019، أفاد العلماء بوجود تمايل في الطائرات العملاقة بسبب الجسيمات التي أطلقها الثقب الأسود
فورتي أو أربعمائة وأربعة سيجني. يعتقد أن الميزانية يمكن أن يكون سببها الثقب الأسود الذي يشوه الزمكان.
- على بعد 7800 سنة ضوئية
- 9 كتل شمسية
- يتمثل نجم K عملاقًا بحجم 70٪ من شمسنا، ولكن قطره أكبر بست مرات.
GRO J0422 + 32
لا يزال هناك حيرة حول هذا الثقب الأسود، حيث من الممكن أن يكون أصغر ما تم اكتشافه على الإطلاق، أو أنه قد يكون نجمًا نيوترونيًا .
- على بعد 7800 سنة ضوئية
- 3.66 إلى 5 كتل شمسية
- قريب من نجم تسلسل رئيسي من النوع M يدعى V518 Per
Cygnus X-3
لا يتم قياس كتلة Cygnus X-3 بشكل دقيق، وبالتالي لا يمكن للعلماء التأكد مما إذا كان يحتوي على ثقب أسود حقيقي أو نجم نيتروني.
يتزاوج الجسم مع نجم وولف-رايت، وهو نجم ساطع بشكل لا يصدق ويتميز بتوزيع غير عادي للعناصر، خاصة على سطحه، وهو واحد من أكثر النجوم سطوعًا في المجرة، ومن المرجح أن يتحول هذا النجم إلى ثقب أسود في المستقبل القريب إلى حد ما.
- 20,00 سنة ضوئية
- ما يقارب من 2 إلى 5 كتل شمسية
جرو J1655-40
تصطدم نجمة على قرص أحمر دوار بهذا الثقب الأسود ويسارع كل منهما عبر المجرة بسرعة 250000 ميل في الساعة، وللمقارنة، تسارع الشمس بسرعة 44،740 ميل في الساعة فقط.
- 11000 سنة ضوئية (وربما أقرب بكثير)
- 7 كتل شمسية
- يتضمن نجمًا من النوع F المتطور والضخم مرتين حجم شمسنا
- يدور الثقب الأسود 450 مرة في الثانية بسرعة كافية للتأثير على تشوه الفضاء حوله.
Sagittarius A
برج القوس A هو الثقب الأسود العملاق المركزي في درب التبانة، ولأول مرة تم رصده في عام 1931 بفضل إشارة لاسلكية قادمة من مركز المجرة.
ومن خلال مراقبة حركات النجوم القريبة على مدى عقود، ومشاهدة تجمعات الغاز بالقرب من هذا الجسم، قرر الفلكيون منذ ذلك الوقت أنه ثقب أسود فائق الكتلة، والآن يعلمون أن معظم المجرات الكبيرة تحتوي على ثقوب أسود أيضًا.
- 25،640 سنة ضوئية
- أكثر من 4 ملايين كتلة شمسية.
47 توك X9
يُعدّ مجموعة النجوم 47 Tucanae موطنًا لعشرات الآلاف من النجوم، وهي ثاني ألمع مجموعة نجوم في سماء الليل، ويرجّح الفلكيون وجود ثقب أسود في هذه المنطقة، وما زال العلماء يتناقشون حول صحة هذه الفرضية.
تقدم الدراسات الحديثة أدلة على فكرة وضدها، ولكن إذا تم العثور عليه، فسيكون ثقبًا أسودًا نادرًا في كتلة كروية، وسيكون له أيضًا أقرب مدار بين ثقب أسود ونجم على الإطلاق.
- 14800 سنة ضوئية
- كتلة غير معروفة
- يدور الثقب الأسود حول نجمه القزم الأبيض المرافق كل 28 دقيقة على مسافة 2.5 ضعف المسافة بين الأرض والقمر
XTE J1118 + 480
- 5000 إلى 11000 سنة ضوئية
- أكثر من 6 كتل شمسية
- يترافق هذا النجم الذي يحتوي على 20% فقط من كتلة الشمس
- يشتبه في أنها تشكلت من قبل نجم غني بالمعادن.
GS2000 + 25
- على بعد 8،800 سنة ضوئية
- يحتوي على 7 كتل شمسية
- يترافق نجم متأخر من نوع K مع 50 في المائة من كتلة الشمس
- يدور زوج ثنائي كل 8.26 ساعات.
تعريف الثقب الأسود
الثقب الأسود هو كائن فلكي شديد الجاذبية لا يمكن لأي شيء، حتى الضوء، الهروب منه. يمكن تشكيل الثقب الأسود بموت نجم ضخم، عندما ينفد الوقود النووي الحراري الداخلي في نواة الحياة لهذا النجم .
حساب هيكل الثقب الأسود
- يتم استنتاج تفاصيل هيكل الثقب الأسود من نظرية ألبرت أينشتاين العامة للنسبية، والتفرد يشكل مركز الثقب الأسود ويكون مخفيا بواسطة مكون (سطح)، والأفق الحدث .
- تفوق سرعة الهروب داخل نطاق الحدث، أي السرعة التي يجب أن تكون عليها المادة للهروب من جاذبية الأجسام الكونية، سرعة الضوء بحيث لا يمكن حتى لأشعة الضوء الفرار إلى الفضاء.
- يُطلق على نصف قطر الحدث الأفقي اسم نصف قطر شوارزشيلد، تيمنًا بالعالِم الفلكي الألماني كارل شوارزشيلد، الذي تنبأ في عام 1916 بوجود أجسام نجمية منهارة لا تنبعث منها أي إشعاع.
- يتناسب حجم نصف قطر شوارتزشيلد مع كتلة النجم المنهار.
- بالنسبة للثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 10 أضعاف كتلة الشمس ، فإن نصف قطره يبلغ 30 كم (18.6 ميل).
- تتحول النجوم الأكبر حجمًا، التي يتجاوز حجمها ثلاثة أضعاف حجم الشمس، إلى ثقوب سوداء في نهاية حياتها.
- النجوم التي تحتوي على كمية أقل من الكتلة تتطور إلى أجسام ضغطها أقل، إما إلى الأقزام البيضاء أو النجوم النيوترونية.
لا يمكن رؤية الثقوب السوداء مباشرة بسبب صغر حجمها وعدم إصدارها أي ضوء. ومع ذلك، يمكن التعرف عليها من خلال تأثيرات الجاذبية الهائلة على المادة المجاورة. على سبيل المثال، إذا كانت الثقوب السوداء جزءا من نظام نجمي ثنائي، فإن المادة التي تتدفق إليها من النجم الشريك تصبح ساخنة جدا وتشع الأشعة السينية بكثافة قبل دخولها إلى حدث الثقب الأسود واختفائها.
يعتبر أحد النجوم في نظام الأشعة السينية الثنائي Cygnus X-1 ثقبًا أسود، وقد تم اكتشافه في عام 1971 في كوكبة Cygnus، حيث يتكون هذا الثنائي من عملاق أزرق ورفيقه الغير مرئي الذي يزن 8.7 مرات كتلة الشمس، حيث يدوران حول بعضهما البعض في فترة 5.6 يومًا.