ماذا تعرف عن الجاذبية والثقوب السوداء Gravity and black holes

الجاذبية والثقوب السوداء Gravity and black holes

الجاذبية والزمكان:-

هل تساءلت من قبل عن ماهية جاذبية الأرض؟

بالطبع ستقول أنها قوة جذب الأرض للجسم، ولكن يبقى السؤال ما هي قوة جذب الأرض للأجسام؟ ما هي الجاذبية؟

للإجابة على هذا السؤال نحتاج أن نعرف المزيد عن الكون.

 الكون عبارة عن نسيج لا مرئي يسمى الزمكان space-time وهو عبارة عن الثلاث أبعاد المعروفة -الطول والعرض والارتفاع- بالإضافة لبعد رابع هو الزمن، أي جسم يمتلك كتلة يُحدث تشوهًا في الزمكان وكلما كانت كتلة الجسم أكبر كلما كان التشوه أعمق -أي أن العلاقة طردية- هذا التشوه عبارة عن تقعر لنسيج الزمكان، أي جسم داخل نطاق هذا التقعر الذي يُحدثه الجسم (كوكب الأرض مثلًا) يقع ضمن نطاق الجاذبية له وهذا الانحناء ما يفرض على الأجسام الأصغر (القمر مثلًا) الدوران في هذا المنحني بما نسميه المدار orbit.

ليسهل عليك الأمر، تخيل أن هناك أربعة أشخاص يمسكون قطعة قماش وأنت وضعت في منتصفها كرة سيهبط مكان الكرة لأسفل قليلًا، والآن ماذا لو وضعت كرة حديدية أثقل سيزيد الانحناء أليس كذلك؟ هذا بالضبط ما يحدث لنسيج الكون.

طبقًا للنسبية العامة فإن الجاذبية هي انحناء في الزمكان نتيجة كتلة الجسم.

تطبيقات الجاذبية:- 

الأقمار الصناعية: 

بعد دراسة العلماء للجاذبية، كان الاكتشاف بأنه يمكن إرسال جسم من الأرض وجعله يعلق ضمن مجال الجاذبية الأرضية دون أن يسقط إلى الأرض أو أن يبتعد عنها حيث يقوم العلماء بإطلاق القمر الصناعي بقوة تتناسب مع الجاذبية الارضية مما يحقق توازنه ويبقيه في مداره. 

التلسكوبات:

كتلسكوب هابل الذي يلتقط لنا أروع الصور منذ عام 1990، وجيمس ويب تلسكوب الذي تم إطلاقه في ديسمبر الماضي وتم اختيار نقطة L2 لتكون نقطة عمله والتي تقع ضمن نطاق جاذبية كل من الشمس والأرض مما يحفظ للتلسكوب مداره ويجعله لا يستخدم أي وقود إلا لتصحيح مساره إن انحرف قليلًا عن موقعه المحدد.

 

الثقوب السوداء:- 

الثقوب السوداء Black holes هي عبارة عن تشوه (انحناء) لانهائي في نسيج الزمكان نتيجة للكتلة الهائلة لها، نتجت عن موت نجم كبير جدًا، كتلتها تزيد عن كتلة الشمس بثلاثة أضعاف على الأقل، سُميت بالثقوب السوداء لأنها أجرام لا مرئية تسحب الضوء داخلها فلا يصدر عنها أي انعكاسات ضوئية لنراها.

علاقة الثقوب السوداء بالجاذبية:

الثقوب السوداء هي أكبر أجرام الكون جاذبية؛ نتيجة تركز الكتلة الهائلة لها في مركزها فلا يمكن لشيء الإفلات منها ولا حتى الضوء نفسه.

تأثير جاذبية الثقب على كل ما يمر به سواء كان طيف كالضوء أو جسم مادي:

 الضوء: 

نتيجة الجاذبية الهائلة للثقب فإنها تقوم بتحريف الضوء المحيط لأفق الحدث فتبدو الرؤية مشوهة، أما إذا اقترب الضوء أكثر ووصل لحدود أفق الحدث (أو ما يسمى بنصف قطر شفارتزشيلد) فإنه يدخل لمنطقة اللاعودة.

الأجسام:

 تقوم هذه الجاذبية بإبطاء الوقت مقارنة بالوقت على الأرض، فإن كان هناك شيء ما يقترب من الثقب الأسود وهناك من يراقبه من مركبة فضاء بعيدة فإنه يراه يتحرك ببطيء شديد وكأنه مجمد في الزمن، رغم أنه يتحرك بشكل طبيعي، حتى يصل لأفق الحدث وينجذب بشدة باتجاه مركز الثقب الأسود حيث تتركز الكتلة الهائلة له وأثناء هذا الانجذاب يتمدد ليشبه المعكرونة السباجيتي ثم يتحلل لعناصره الأولية، ولايزال المراقب يراه أمامه يكاد لا يتحرك وهو بالحقيقة قد انتهى أمره، حتى ملايين أو مليارات من السنين يجده قد اختفى فجأة.

تأثير جاذبية الثقوب السوداء على الكون:

في الواقع لا يدري أحد ما الذي يحدث داخل الثقب الأسود ولكننا نلاحظ أثره على محيطه، فإنه يصدر كم كبير من الأشعة السينية؛ وذلك نتيجة الحرارة المرتفعة الناتجة عن حركة الجزيئات حوله بسرعة هائلة، أيضًا تُقدم الاكتشافات الحديثة دليلًا مدهشًا على أن الثقوب السوداء لها تأثير كبير على ما يحدث في الفضاء، فمنها تنبعث انفجارات قوية لأشعة جاما وتلتهم النجوم القريبة وتؤدي لتكون نجومًا جديدة أو توقفها، ويعتقد أن لها فعل توازني للكون. 

وجود الثقوب السوداء في مجرتنا The Milky Way Galaxy:

تم اكتشاف حوالي 20 ثقبًا أسودًا في مجرتنا فقط، أحدها يقع في مركز المجرة وهو ثقب أسود هائل super massive black hole والذي تبلغ كتلته حوالي أربعة ملايين الكتلة الشمسية، وهذا يعني أن الحاذبية له هائلة، وذلك لا يقتصر على مجرتنا فقط، فهناك ثقب أسود عملاق في مركز كل مجرة.

موت الثقوب السوداء:

شيء واحد فقط يمكنه أن يتخلص من الجاذبية الخاصة بالثقب الأسود ألا وهي  الإشعاعات (أو ما يعرف بإشعاع هوكينغ) وعندما يطلق الثقب الأسود الإشعاعات فإنه يفقد جزءًا من كتلته، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى موت الثقب بعد مليارات السنين.

كتب تساعدك على فهم الأمر بشكل أفضل:

الله لا يرمي النرد 

حياة اينشتاين وعالمه

اقرأ أيضًا:

نبذه عن توسع الكون وقيود الكون

ماذا لو أنقسم كوكب الارض إلى نصفين

كتبته: آية مجدي