تقع أقرب الثقوب السوداء المعروفة إلى كوكب الأرض، وقد تم اكتشافها بواسطة علماء الفلك. يصعب رؤيتها إلا في حالة وجود نجوم قريبة منها، حيث أن هذه الثقوب تسحب المواد من النجوم المصاحبة لها مما يؤدي إلى إنتاج أشعة سينية. وعلى الجانب الآخر، يصعب اكتشاف الثقوب السوداء التي لا ترتبط بنجوم.
ما هو الثقب الأسود؟
الثقب الأسود هو كائن كوني يتمتع بجاذبية استثنائية تجعل من المستحيل هروب أي شيء منه، بما في ذلك الضوء. ويتكون الثقب الأسود بعد وفاة نجم ضخم عندما ينفد وقوده النووي الهيدروجيني.
أقرب الثقوب السوداء إلى كوكب الأرض
توجد عشرة ثقوب سوداء تعد الأقرب إلى الأرض، لكن علماء الفلك لا يمتلكون معلومات كافية عنها بسبب طبيعتها الغامضة. ومن هذه الثقوب:
- A0620-00: اكتشفت في كوكبة مونوسيروس وتظهر وجود جسم غير مرئي يدور حول جسم آخر، مما يعكس وجود ثقب أسود قريب من الشمس. ويحتوي على ما يعادل 6 كتل شمسية.
- Cygnus X-1: يستمد مواده من نجم أزرق، ويبعد حوالي 6000 سنة ضوئية، ويحتوي على أفق يبلغ قطره حوالي 185 ميل و8 كتل شمسية.
- V404 Cygni: في عام 2019، رصد العلماء تمايلًا ناتجًا عن تأثير جسيمات هذا الثقب، ويقع على بعد 7800 سنة ضوئية ويحتوي على 9 كتل شمسية.
- GRO J0422 + 32: لا يزال العلماء يتساءلون حول حجمه الحقيقي وقد يكون نجمًا نيوترونيًا، ويقع على بعد 7800 سنة ضوئية ويبلغ وزنه 5 كتل شمسية.
- Cygnus X-3: لم يتأكد علماء الفلك إذا ما كان هذا الثقب أسودًا أو نجمًا نيوترونيًا نظرًا لصعوبة قياس كتلته، وهو مرتبط بنجم Wolf-Rayet الذي يتألق بشكل لافت مما يشير إلى احتمال تحوله إلى ثقب أسود قريبًا.
- J1655-40: يُعتبر من أقرب الثقوب السوداء إلى الأرض، ويتفاعل مع نجم على قرص دوار ويبلغ سرعة تواصلهما حوالي 000 ميل في الساعة، ويحتوي على 7 كتل شمسية.
- Sagittarius A: يقع في مجرة درب التبانة وتم اكتشافه لأول مرة عام 1931 من خلال إشارات راديوية، ويحتوي على أكثر من 4 مليون كتلة شمسية ويبعد حوالي 640 سنة ضوئية عن الأرض.
- 47 توك X9: يحتوي على عدة آلاف من النجوم ويعتبر ثاني ألمع الأجرام في هذه المجموعة، مما جعل العلماء يظنون أنه قد يحتوي على ثقب أسود، ويبعد حوالي 14800 سنة ضوئية.
- XTE J1118 + 480: يبعد عن الأرض بين 5000 إلى 11000 سنة ضوئية ويحتوي على 6 كتل شمسية أو أكثر، ومن المحتمل أنه تشكل من نجم غني بالمعادن.
- GS2000 + 35: يحتوي على حوالي 7 كتل شمسية ويقع على بعد 8800 سنة ضوئية، ويرتبط بنجم من نوع K.
حساب هيكلة الثقب الأسود
تمكن علماء الفلك من حساب هيكل الثقب الأسود باستخدام نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، وذلك من خلال النقاط التالية:
- يشكل التفرد مركز الثقب الأسود ويكون مخفيًا خلف سطح وأفق الحدث.
- داخل أفق الحدث، تكون سرعة الهروب أكبر من سرعة الضوء مما يعني أن الضوء لا يمكنه الهروب إلى الفضاء.
- نصف قطر أفق الحدث يعرف باسم نصف قطر شوارزشيلد، وهو عالم ألماني توقع وجود أجسام نجمية على شكل ثقب لا تصدر إشعاعًا.
- يوجد ارتباط بين الكتلة الكلية للثقب الأسود ونصف قطر شوارزشيلد، على سبيل المثال، الثقب الأسود الذي يعادل 10 مرات كتلة الشمس يكون نصف قطره حوالي 30 كم.
- النجوم الكبرى، التي تمتلك ثلاث كتل شمسية فما أكثر، تكون معرضة لأن تصبح ثقوبًا سوداء في النهاية.
- أما النجوم التي تحتوي على كتل أقل ، فقد تصبح نجومًا نيوترونية أو أقزامًا بيضاء.
تصنيف الثقوب السوداء
يعتبر الثقب الأسود الشهير وحيد القرن من فئة الثقوب السوداء النجمية الصغيرة، وبالتالي يمكن تصنيف الثقوب كما يلي:
الثقوب النجمية
تتراوح كتلة النجوم من 20 إلى 100 ضعف كتلة الشمس وعندما تتعرض للانهيار، ينتج عن ذلك ثقب أسود جديد.
الثقوب فائقة الكتلة
تعتبر مركز المجرات بصفة عامة، وهناك العديد من النظريات تفسر كيفية تكوينها، حيث تفترض بعض النظريات أن الثقوب السوداء تندمج بشكل دائم مع الأجرام القريبة منها مما يزيد من كتلتها وحجمها.
وهناك نظريات أخرى تفترض أن عددًا كبيرًا من النجوم قد انهاروا ومن ثم اندمجوا معًا حتى وصلوا إلى مركز المجرة لتشكل ثقبًا أسود ضخم.
الثقوب متوسطة الكتلة
تشكل هذه الثقوب نتيجة اندماج عدد من الثقوب السوداء التي توجد ضمن مجرات مجاورة. وفي بداية هذا الاندماج، تكون الحركة بطيئة ولكنها تزداد سرعة لاحقًا لتتكون الثقب الأسود. ومع ذلك، فإن هذا النوع نادر ولا توجد أدلة قوية على وجوده.