اكتشاف الثقوب السوداء - Black Holes

سنة الاكتشاف: تم اكتشاف الثقوب السوداء لأول مرة عام  1916م

ما هو اكتشاف الثقوب السوداء؟

• نجم منهار من الكثافة و كبر السحب التجاذي بحيث لا يقدر، حتى الضوء، من الإفلات منه. هكذا نجوم ستبدو مثل ثقوب سوداء في كون أسود

من هو مكتشف الثقوب السوداء؟

• كارل شفارتزتشيلد Karl Schwarzschild

ما أهمية اكتشاف الثقوب السوداء؟

يعتبر الكثيرون أن الثقوب السوداء هي الأعجوبة العظمى للكون، والأكثر غرابة من بين جميع الأجرام السماوية. قد تكون الثقوب السوداء أماكن ولادة لأكوان جديدة، بل وحتى لأبعاد جديدة، وقد تشير إلى بداية ونهاية الزمن.

يعدها البعض وسائل محتملة للسفر عبر الزمن وكذلك للسفر بأسرع من سرعة الضوء. يؤمن الكثيرون بأن الثقوب السوداء قد تكون المصدر النهائي للطاقة في المستقبل، فتعمل كمحطات لتوليد القدرة على امتداد المجرات.

كانت الثقوب السوداء، بالتأكيد، بمثابة لغز عظيم، نظري أولاً ثم عملي لاحقاً، في علم الفلك بالقرن العشرين. فاكتشافها دفع بالعلم خطوة جبارة نحو فهم الكون من حولنا وأدلى بدليل قاطع على صحة نظرية آينشتاين في النسبية.

كيف جاء اكتشاف الثقوب السوداء؟

في الحقيقة، ليس الثقب الأسود ثقباً على الإطلاق. فهو عبارة عن نجم منهار تهشم على ذاته. كلما تكشف النجم، إزدادت جاذبيته. فلو أصبحت جاذبية النجم المنهار من القوة بحيث لا يستطيع حتى الضوء (دقائق تنتقل بسرعة الضوء) الإفلات من سحبه التجاذبي، فإنه سيبدو مثل ثقب أسود (في الخلفية السوداء المعتمة للفضاء).

نال رجلان إثنان شرف اكتشاف هذه الظواهر الغريبة والغير المرئية.

أما الأول، فكان الفتى المعجزة، الفلكي الألماني، کارل شفارتزتشیلد Karl Schwarzschild. منذ نعومة أظفاره، إفتتن شفارتزتشيلد بالميكانيكا السماوية (حركة النجوم)، ونشر أول تقريرين له عن النظرية المفسرة للكيفية التي تتحرك بها النجوم المزدوجة وهو لم يتعد سن السادسة عشرة (في 1889م).

وفي العام 1900م، ألقي شفارتز تشیلد محاضرة أمام المجمع الفلكي الألماني إفترض من خلالها بأن الفضاء لا يعمل كصندوق منتظم ثلاثي الأبعاد، بل يعوّج بطرق غريبة، و سحب ويدفع من قبل الجاذبية. أسمی شفار تزتشیلد هذه الظاهرة «إنحناء الفضاء»..

بعدها بخمس سنوات، نشر آینشتاین معادلته في الطاقة ونظريته في النسبية، والتي تحدثت بدورها عن انحناء الفضاء.

في عام 1916م، وأثناء خدمته مع الجيش الألماني على الجبهة الروسية خلال الحرب العالمية الأولى، كان شفارتزتشيلد أول من يحل معادلات آینشتاين في النسبية العامة. وجد بأنه عندما ينكمش نجم ما إلى نقطة واحدة من مادة تفوق بكثافتها الخيال، فإن سحبه التجاذي سيزداد بحيث يتوجب على دقيقة (جسيم) ما أن ينتقل بسرعة أكبر وأكبر حتى يفلت من أسر تلك الجاذبية (تدعى سرعة الإفلات).

أظهرت حسابات شفارتز تشيلد بأنه عندما ينهار نجم عملاق وينكمش إلى نقطة واحدة من مادة لا نهائية الكثافة، فإن سرعة إفلاته ستفوق سرعة الضوء. لا شيء إذن يمكنه الإفلات من هكذا نجم منهار. فالأمر سيبدو وكأن الجسم أو النجم قد إختفى ولم يعد موجودا في كوننا هذا.

هذه الحسابات، اكتشف شفارتزتشيلد مفهوم الثقب الأسود عام 1916م، وإستحدث التعابير التي نتداولها اليوم لوصفه (أفق الحدث، سرعة الإنفلات ....الخ). لكن إكتشافه للثقوب السوداء كان إكتشاف «رياضياً»، دون أن يؤمن بتواجدها فيزيائياً. فقد إعتقد أن ما قام به کان تمريناً حسابياً لا غير.

بعد خمسين عاماًًً، بدأ الفلكيون بالبحث جدياً عن نجوم شفارتزتشيلد المنهارة الغير المرئية. و إدراكاً منهم بطبيعة التستر والخفاء هذه النجوم، قام الفلكيون بتبع الحركات الغير المفسرة للنجوم التي أمكنهم رؤيتها وبالتالي إظهارها على أنها ناجمة عن السحب التجاذبي لثقب أسود مجاور غير مرئي. (ابتكر الفلكي جون ويلر John Wheeler اسم الثقب الأسود» عام 1970م)

في عام 1971م، أظهرت حسابات فريق ويلر بأن النجم الثنائي الباعث للأشعة السينية، سيغنس أكس -1 1-Cygnus X، كان نجماً يدور حول ثقب أسود. كانت تلك المرة الأولى التي يتم فيها تقصي أي ثقب أسود على الإطلاق.

لم يتم العثور على ثقب أسود في مجرة درب التبانة إلا عام 2004م، وذلك من قبل البروفيسور فيل تشارلز Phil Charles من جامعة ساوثامبتون ومارك واغنر Mark Wagner من جامعة أريزونا، وكان على بعد 6000 سنة ضوئية من الأرض ضمن هالة مجرتنا.

ولكن يبقى لكارل شفارتزتشیلد شرف اکتشاف كيف «بدت» الثقوب السوداء وكيف يمكن تحديد موقع أحدها، وذلك عام 1916م ª.