تعتبر الثقوب السوداء الأقرب إلى كوكب الأرض موضوعًا مثيرًا في علم الفلك، وقد تم اكتشاف العديد منها من قبل علماء الفلك. يصعب رؤية هذه الثقوب إلا في حالة وجود نجم قريب منها، حيث تقوم الثقوب السوداء بامتصاص المواد من النجم المرافق، مما يؤدي إلى توليد ضوء الأشعة السينية. ومع ذلك، فإن الثقوب السوداء التي لا تحيط بها نجوم تبقى صعبة الاكتشاف.
تعريف الثقب الأسود
الثقب الأسود هو جسم كوني يمتاز بجاذبية هائلة تمنع أي شيء بما في ذلك الضوء من الهروب منه. يتكون الثقب الأسود كنتيجة لموت نجم ضخم بعد استنفاذه لكافة الموارد النووية الحرارية الموجودة في نواته.
أقرب الثقوب السوداء لكوكب الأرض
هناك عشرة ثقوب سوداء تعتبر الأقرب إلى كوكب الأرض، ولكن يفتقر علماء الفلك إلى معلومات وافرة عن هذه الثقوب نظرًا لطبيعتها الغامضة. ومن بين هذه الثقوب:
- A0620-00: اكتشف علماء الفلك بفضل كوكبة مونوسيروس وجود جسمين يدوران حول بعضهما، حيث يشير وجود جسم غير مرئي إلى وجود ثقب أسود قريب من الشمس داخل هذا النظام، ويحتوي على ست كتل شمسية.
- Cygnus X-1: يستمد هذا الثقب مواده من نجم أزرق ويبعد عنا حوالي 6000 سنة ضوئية. يتميز بأفق يمتد ل185 ميلًا ويحتوي على ثماني كتل شمسية.
- V404 Cygni: في عام 2019، لاحظ العلماء تذبذبات في حركة الطائرات العملاقة نتيجة لجسيمات هذا الثقب الأسود، مما أشار إلى تأثيره على الزمكان. يبعد هذا الثقب نحو 7800 سنة ضوئية ويحتوي على تسع كتل شمسية.
- GRO J0422 + 32: لا يزال الغموض يكتنف هذا الثقب، حيث يعتقد أنه أصغر مما تم تحديده، وقد يكون نجمًا نيوترونيًا. يبعد عن الأرض 7800 سنة ضوئية ويحتوي على خمس كتل شمسية.
- Cygnus X-3: لم يتمكن علماء الفلك من تأكيد ما إذا كان هذا الجسم ثقبًا أسود أو نجمًا نيوترونيًا نظرًا لصعوبة قياس كتلته. ويرتبط بالنجم Wolf-Rayet المضيء بشكل لافت والذي قد يتحول إلى ثقب أسود في المستقبل القريب.
- J1655-40: يُعتبر من أقرب الثقوب السوداء إلى الأرض، لارتباطه بنجم يدور حول قرص أحمر متحرك، ويسير بسرعة تصل إلى 1000 ميل في الساعة، ويحتوي على سبع كتل شمسية.
- Sagittarius A: يقع هذا الثقب في المجرة المعروفة بدرب التبانة، وقد تم اكتشافه لأول مرة عام 1931 عبر إشارات لاسلكية، ويحتوي على أكثر من 4 ملايين كتلة شمسية ويبعد حوالي 640 سنة ضوئية.
- 47 توك X9: يضم هذا الثقب عشرات الآلاف من النجوم، ويعتبر الثاني من حيث السطوع بين الأجسام في المجرة. يبقى موضوع وجوده كالثقب الأسود قيد النقاش، إذ يبعد حوالي 14800 سنة ضوئية.
- XTE J1118 + 480: يبعد هذا الثقب عن الأرض ما بين 5000 إلى 11000 سنة ضوئية، ويحتوي على ست كتل شمسية أو أكثر، ومن المحتمل أن يكون قد تشكل من نجم غني بالمعادن.
- GS2000 + 35: يحتوي على حوالي سبع كتل شمسية ويبعد عن الأرض 8800 سنة ضوئية. كما يرتبط بنجم من النوع K، والذي يعد نجمًا متأخرًا.
حساب هيكل الثقب الأسود
استطاع علماء الفلك حساب هيكل الثقب الأسود استنادًا إلى نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، وذلك وفقًا للنقاط التالية:
- يشكل التفرد مركز الثقب الأسود، وهو مخفي خلف سطحه وأفق الحدث.
- داخل أفق الحدث، تكون سرعة الهروب أكبر من سرعة الضوء، مما يعني أن الضوء لا يستطيع الهرب منه.
- يطلق على نصف قطر أفق الحدث اسم نصف قطر شوارزشيلد، نسبة إلى العالم الألماني الذي توقع وجود أجسام نجمية محطمة لا تبعث إشعاعات.
- يوجد ارتباط بين كتلة النجم المتفكك ونصف قطر شوارزشيلد، إذ أن ثقبًا أسودًا بكتلة تعادل عشرة أضعاف كتلة الشمس يكون نصف قطره حوالي 30 كم.
- نجوم كبيرة الحجم تحتوي على ثلاث كتل شمسية أو أكثر معرضة للتحول إلى ثقوب سوداء في نهاية المطاف.
- أما النجوم التي تحتوي على كتل أقل، فإنها قد تتحول إلى نجوم نيوترونية، أو أقزام بيضاء، أو أجسام أقل ضغطًا.
تصنيف الثقوب السوداء
تعتبر الثقوب السوداء من الأجرام الفلكية المهمة، ويُعتبر الثقب الأسود الشهير وحيد القرن من ضمن فئة الثقوب السوداء النجمية صغيرة الحجم، ويمكن تصنيف الثقوب كما يلي:
الثقوب النجمية
إذا كانت كتلة النجم تتراوح بين 20 إلى 100 ضعف كتلة الشمس، فإن انهياره يؤدي إلى ظهور ثقب أسود جديد.
الثقوب فائقة الكتلة
تُعتبر هذه الثقوب مركز المجرة بشكل عام، وتُعزى إلى عدد من النظريات التي تهدف لفهم كيفية تكوينها. تفترض بعض النظريات أن الثقوب السوداء تدمج كل ما يقترب منها لزيادة حجمها، بينما ترى نظريات أخرى أن مجموعة كبيرة من النجوم قد انهارت واندماجت لتشكل ثقبًا أسود كبير.
الثقوب متوسطة الكتلة
هذا النوع ينشأ من اندماج عدد كبير من الثقوب السوداء الموجودة في مجرات متقاربة. في البداية، يحدث الاندماج ببطء، لكنه يسير نحو سرعة أكبر ليتجمع حتى يشكل الثقب الأسود. ومع ذلك، يُعتبر هذا النوع نادرًا ولا يوجد دليل قاطع على وجوده.