تعد الثقوب السوداء الأقرب إلى كوكب الأرض موضوعًا مثيرًا للاهتمام بين علماء الفلك. يصعب رؤيتها إلا في حالة وجود نجم قريب منها، حيث تقوم هذه الثقوب بسرقة المواد من النجم المرافق، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء في شكل أشعة سينية. في حال عدم وجود نجم جارٍ، تكون عملية اكتشاف هذه الثقوب أكثر تعقيدًا.
تعريف الثقب الأسود
الثقب الأسود هو جرم سماوي يتميز بشدة جاذبيته بحيث لا يُمكن لأي شيء، حتى الضوء، الهروب منه. يتشكل الثقب الأسود كنتيجة لوفاة نجم ضخم قد استنزف وقوده النووي نتيجة لعملية الاحتراق النجمية.
أقرب الثقوب السوداء إلى الأرض
يشير علماء الفلك إلى وجود عشرة ثقوب سوداء تُعتبر الأقرب إلى كوكب الأرض، إلا أنه لا تتوفر معلومات كافية عنها نظرًا لطبيعتها الخفية. ومن بين هذه الثقوب:
- A0620-00: تم اكتشاف وجود جسمين يدوران حول بعضهما، مما يشير إلى وجود ثقب أسود قريب من الشمس ضمن هذا النظام، وهو يعادل حوالي 6 كتل شمسية.
- Cygnus X-1: يستمد هذا الثقب مواده من نجم أزرق ويبعد عنا نحو 6000 سنة ضوئية، ويتميز بأفق يقدّر عرضه بحوالي 185 ميلاً، ويحتوي على 8 كتل شمسية.
- V404 Cygni: عُثر عليه في عام 2019 واكتشف العلماء تمايلًا في الطائرات العملاقة ناشئ عن جسيمات هذا الثقب، مما يسفر عن تشوه في الزمكان، ويقع على بعد 7800 سنة ضوئية ويضم 9 كتل شمسية.
- GRO J0422 + 32: لا يزال هناك بعض الشك حول هذا الثقب، ويُعتقد أنه قد يكون أصغر مما تم اكتشافه وقد يكون نجم نيوتروني، ويبعد أيضاً 7800 سنة ضوئية ويحتوي على 5 كتل شمسية.
- Cygnus X-3: لم يتوصل العلماء بعد لتأكيد ما إذا كان هذا الثقب أسود أم نجم نيوتروني، نظراً لصعوبة قياس كتلته، ويقترن بنجم Wolf-Rayet الذي يضيء بشكل استثنائي، وقد يتحول إلى ثقب أسود في المستقبل القريب.
- GRO J1655-40: يُعتبر من أقرب الثقوب السوداء للأرض، يقع في نظام ذو قرص أحمر دوار، بسرعة تصل إلى 000 ميل في الساعة، ويحتوي على 7 كتل شمسية.
- Sagittarius A: يقع في مجرة درب التبانة، تم اكتشافه لأول مرة عام 1931 بواسطة إشارة لاسلكية في مركز المجرة، ويحتوي على ما يفوق 4 ملايين كتلة شمسية ويبعد حوالي 640 سنة ضوئية.
- 47 Tuc X9: يحتفظ بعدد كبير من النجوم ويعتبر الثاني في اللمعان داخل هذه المجموعة، وهذا ما أدى إلى افتراض وجود ثقب أسود فيه، ولا تزال المناقشات قائمة حول كتلته، ويقع على بعد نحو 14800 سنة ضوئية.
- XTE J1118 + 480: يبعد عن الأرض ما بين 5000 و11000 سنة ضوئية ويحتوي على أكثر من 6 كتل شمسية، ومن المرجح أنه ناتج عن نجم غني بالمعادن.
- GS2000 + 35: يحتوي على حوالي 7 كتل شمسية ويقع على بعد 8800 سنة ضوئية، ويرتبط بنجم من نوع K الذي يُعتبر نجمًا متأخرًا.
حساب هيكل الثقب الأسود
استطاع علماء الفلك حساب الهيكل الخاص بالثقوب السوداء استنادًا إلى نظرية النسبية العامة التي قدمها ألبرت أينشتاين، وذلك من خلال النقاط التالية:
- يشير مركز الثقب الأسود إلى نقطة التفرد، التي تُخفى بواسطة السطح وأفق الحدث.
- تتواجد داخل أفق الحدث سرعة هروب تفوق سرعة الضوء، مما يعني أن الضوء لا يمكنه الهروب إلى الفضاء.
- يطلق على نصف قطر أفق الحدث اسم نصف قطر شوارزشيلد، نسبةً إلى العالم الألماني الذي تنبأ بوجود أجسام نجمية مُدمّرة لا تصدر إشعاعات.
- هناك علاقة بين كتلة النجم المنهار ونصف قطر شوارزشيلد، على سبيل المثال، إذا كانت كتلة الثقب الأسود تعادل 10 أضعاف كتلة الشمس، فإن نصف قطره يكون 30 كم.
- النجوم الضخمة التي تحتوي على ثلاث كتل شمسية أو أكثر مهيأة لتتحول إلى ثقوب سوداء في النهاية.
- أما النجوم ذات الكتل الأقل، فإما أن تتحول إلى نجوم نيوترونية أو أقزام بيضاء أو أجسام ذات ضغط أقل.
تصنيف الثقوب السوداء
تُصنّف الثقوب السوداء وفقاً لكتلها وأبعادها، حيث يمكن تصنيفها كالتالي:
الثقوب النجمية
تتكون عندما تبلغ كتلة النجم من 20 إلى 100 ضعف كتلة الشمس، وفي حالة انهياره، يتشكل ثقب أسود جديد.
الثقوب فائقة الكتلة
تُعتبر مركز المجرات بشكل عام، والنظريات كثيرة حول كيفية تكوينها، حيث تشير بعضها إلى أن الثقوب السوداء تستمر في الاندماج مع الأجرام القريبة لزيادة حجمها وكثافتها.
توجد نظريات أخرى تفيد بأن مجموعة كبيرة من النجوم قد تعرضت للانهيار واندماجت مع بعضها نحو مركز المجرة لتشكيل ثقب أسود كبير.
الثقوب متوسطة الكتلة
تتشكل نتيجة لاندماج عدد من الثقوب السوداء التي تتواجد في مجرات قريبة. في البداية، يكون اندماجها بطيئًا، ثم يصبح أسرع، حيث تدور حول بعضها البعض لتشكل الثقب الأسود. ولكن، يُعد هذا النوع نادرًا ولا توجد أدلة كافية على وجوده.
