الثقوب السوداء ( أشعة غامضة من السماء ) لغز الكوازار

من أجل عمل ثقب أسود فى المنزل بأدوات بسيطة فالموضوع نظريا سهل فنأخذ الشىء الذى نريد تحويله لثقب أسود ونقوم بضغطه ونصغر حجمه حتى نصل لنصف قطر ( شفارلز شيلد ) فقد قمنا بعمل ثقب أسود فعن طريق الدخول داخل الثقب الأسود ولكن لا يمكن الخروج منه مرة أخرى فما الذى ينضغط ويتحول لثقب أسود فاللضغط حدود ( شفارلز شيلد ) حيث أن نصف قطر شفارلز شيلد النجم الذى يتحول عنده لثقب أسود والثقب الأسود ليس له قيمة ثابتة فقيمته تتغير حسب الكتلة فى المعادلة فلو الكتلة الخاصة بالنجم تكون كبيرة فنصف قطر النجم التى يتحول عنده لثقب أسود يكون كبير ولو كانت الكتلة الخاصة بالنجم كانت صغيرة فنصف القطر التى يتحول عنده النجم لثقب أسود يكون صغير فكوكب الأرض كتلته = ( 6× 10 اس 24 كجم ) وبالتالى نصف قطر شفارلز شيلد الأرض التى ستتحول عنده لثقب أسود = ( 9 . سم ) فمن أجل تحويل الأرض لا بد من ضغط كتلة الأرض كلها فى كورة نصف قطرها لا يتخطى ( 1 سم ) يعنى أصغر من كورة ( التنس طاولة ) فوزن الإنسان فى حدود ( 80 كجم ) ونصف قطر ( شفارلز شيلد ) الذى سيحول الإنسان فيه إلى ثقب أسود = 10 اس – 25

متر فمن أجل تحويل الإنسان لثقب أسود لا بد من ضغط كتلة الإنسان فى كورة نصف قطرها أصغر بمليار مرة من قطر البروتون فأى جسم يصل نصف قطره عند قطر شفارلز شيلد سرعة الهروب منه الضوء نفسه لا يقدر عليها أو بمعنى آخر الضوء نفسه لا يستطيع الهروب منه وما دام الضوء نفسه وهو أسرع شىء فى الكون لا يستطيع الهروب منه فأى شىء آخر ستدخل بداخل الثقب الأسود لا تستطيع الهروب منه لكن اعتراض ( آينشتاين ) لم يكن على هروب الضوء حيث كان اعتراضه فى عملية الانضغاط نفسها فما هو مدى حدود انضغاط المادة ؟ وهل المادة ستظل تنضغط إلى ما لا نهاية ؟ أم يوجد ما يمنع أن تتم عملية الانضغاط ؟ حيث كان من المعروف أن أى نجم فى الكون فيكون مستقر نتيجة فى توازن يحصل بين قوتين قوة من المفروض أنها تحاول تكبير حجم النجم وهذه قادمة من الانفجارات التى تحصل نتيجة للاندماج الهيدروجينى الذى يتم فى باطن النجم وقوة أخرى تحاول تصغير حجم النجم وهذه ناتجة من كتلة النجم التى تجعل النجم وتحاول تسخين النجم وتصغر حجمه وبالتالى تزيد الانفجارات التى تحصل فى باطن النجم وهذه الانفجارات تحاول تكبير حجم النجم وفى النهاية القوتين يعادلوا بعض وحجم النجم يكون ثابت لكن إذا كان الوقود بيفنى والكتلة لا تفنى فالاندماج النووى لن يبقى مستمر إلى ما لا نهابة لأن الوقود نفسه سينفذ لكنلا الكتلة لا تنفذ وبالتالى الجاذبية  مستمرة إلى ما لا نهاية وبمجرد أن ينتهى النجم من الوقود الموجود فى اللب الخاص بالنجم فالجاذبية تتمكن من النجوم والمفروض ان الجاذبية سوف تنضغط فى النجم وتصغر حجمه معنى ذلك أنه سيصل للمرحلة التى نصف قطره فيها = نصف قطر شفارلز شيلد وبالتالى الضوء تفسه لا يستطيع الهروب منه بل سيستمر فى الانضغاط حتى ينضغط النجم كله فى نقطة واحدة

( التفرد ) وبالتالى تكوبن الثقب الأسود ليس به مشاكل لكن ( آينشتاين ) حيث قال باولى لا يوجد جسمين متشابهين من جسيمات الذرة ينفع يكونوا موجودين فى مستوى طاقة واحد أو ينفع أن يكونوا موجودين فى نفس المكان يعنى لا يوجد إلكترونين أو بروتونين أو نيوترونين متشابهين ينفع أن يكونوا موجودين فى نفس المكان ( مبدأ باولى للاستبعاد ) عندما كانت قوة الجاذبية الإلكترونات ستأتى عند مرحلة معينة وتقاوم الانضغاط وبالتالى النجم نفسه سيثبت عند حجم معين ولا يتحول إلى ثقب أسود فى النهاية لكن سنة ( 1931 ) فأى نجم كتلته تتجاوز  1.4 كتلة شمسية فالجاذبية  الخاصة به تكون كبيرة جدا وغالبا سيصل فى النهاية لحلول غير مستقرة فالمقصود أن الجاذبية الكبيرة تجعل تجعل النجم يتغلب على مبدأ باولى للاستبعاد ويستمر فى الانضغاط وينكمش حتى يكون ثقب أسود لأن مبدأ باولى من المسلمات فى ميكانيكا الكم وذلك بخلاف أن الضغط الرهيب يجعل الإلكترونات تتحرك بسرعات تتجاوز سرعة الضوء وهذا مستحيل وفقا للنظرية النسبية العامة ففى هذه الفترة لا يوجد أحد يعرف ( النيوترون ) ولم يكن تم اكتشافه ؟ لكن فى نفس السنة تم اكتشاف ( النيوترون ) المتعادل كهربيا وهذا كان حدث فى منتهى الضخامة حيث أن الذرة أصبحت مكونة من إلكترونات سالبة الشحنة وبروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة فاكتشاف النيوترون حيث أن أحد العلماء اكتشف تأثير عدسة الجاذبية فيمكن الحالة الغير مستقرة يحصل بطريقة لا تكسر مبدأ باولى للاستبعاد فبدلا من أن الإلكترونات تكون فى مستوى واحد الضغط الكبير الناتج عن الجاذبية يجعلها تندمج مع البروتونات وتكون النيوترونات ففى سنة ( 1933 ) حيث تم إثبات بشكل رياضى النجم قبل أن يصل للمرحلة التى تكون فيها الإلكترونات موجودة فى نفس المستوى حيث أن النجم سينفجر ونتيجة للصدمة الانفجارية الإلكترونات تفضل الاندماج مع البروتونات وتكون النيوترونات فعلا والنجم يكون عبارة عن نيوترونات ( النجم النيوترونى ) حيث كان من المتوقع النجم تكون كثافته كبيرة جدا لأنه لا يوجد فراغات لدرجة أنه تم تقدير أن ملعقة صغيرة من هذا النجم تعادل وزن ( جبل افرست ) لكن هذا الكلام كان بشكل نظرى عبارة عن معادلات لا غير وما دام اكتشاف أول نجم نيوترونى عن طريق علم الرياضيات حيث تم اكتشاف العديد من النجوم النيوترونية ولقد تم حل معادلة النجوم النيوترونية باستخدام الإلكترون فمبدأ باولى للاستبعاد كما ينطبق على الإلكترونات ينطبق كذلك على النيوترونات وبالتالى النيوترونات التى تكونت لا ينفع أن يكونوا موجودين فى نفس مستوى الطاقة والمفروض أن النيوترونات التى تكونت هى التى تمنع النجم فى أن يكمل فى انضغاطه ويكون ثقب أسود حيث تم إثبات بشكل رياضى أن النجم النيوترونى عند كتلة معينة فى حدود ( 1.5 : 3 كتلة شمسية ) سوف يواجه حلول غير مستقرة بما يعنى أن الجاذبية ستكون شديدة لدرجة تجعل الإلكترونات موجودة فى مستوى واحد وتتغلب على ( مبدأ باولى للاستبعاد ) حيث أن النجم يتحول إلى ثقب أسود لكن لم تنفع الرياضيات إلا فى حالة واحدة وهى أن النجم النيوترونى الذى سيتحول لثقب أسود لا بد أن يكون دائرى بشكل مثالى فلو كان النجم النيوترونى غير دائرى وبشكل مثالى فلن يستطيع أن يتغلب على مبدأ باولى للاستبعاد لكن يوجد ( 3 مشاكل ) :

1 ) كلام نظرى بدون دليل عملى .

2 ) لا يوجد فى الطبيعة أى نجم مثالى فمن أجل البحث عن نجم دائرى ومثالى النجم الذى سيتم رصده يستحيل تواجده .

3 ) لا يوجد تصور لشكل نسيج الزمكان فنحن نحتاج نسيج زمكان كلما حاولنا الخروج منه نرى أنفسنا أننا بداخل نسيج الزمكان فعندما يتم فتح كشاف داخل الثقب الأسود فكيف أن الضوء الذى خرج من الكشاف وهو خارج من الثقب الأسود يجد نفسه بيدخل داخل الثقب الأسود وبما أن ( 3 نقط ) لا يوجد لها حل فسيبقى الثقب الأسود فرضية وخيال علمى لا يرتقى لكونه حقيقة علمية لكن فى بداية  ( 1950 ) بدأت تحصل أشياء غريبة فالتلسكوبات كانت ترصد موجات راديو قوية جدا وغالبيتها عبارة عن أشعة اكس غير معروف مصدرها وكان لا بد من وجود تغيير للذى حصل فى البداية كان الاعتقاد أن مصدر الموجات  هى مجرة الطريق اللبنى حيث أن الإعلام صور بوجود كائنات فضائية تحاول التواصل مع البشر على الأرض لكن مع الوقت اتضح أن ذلك غير صحيح فطبقا للنظرية النسبية العامة الموجات التى تأتى من مسافة بعيدة فكلما زادت المسافة كلما كانت أبطأ وهى تسير نحو الأرض حيث أن طولها الموجى يزيد وتميل أن يكون لونها أحمر حيث أن اللون الأحمر له أكبر طول موجى ( الانزياح الأحمر ) فكلما زادت المسافة التى تأتى منها الموجات كل ما زاد المط الخاص بها وكل ما زاد الانزياح الأحمر ويالتالى لو تم معرفة قيمة الانزياح الأحمر لها فسوف نعرف من أين أتت الموجات فعن طريق قياس مقدار الانزياح الأحمر ومن قيمة الانزياح الأحمر تم معرفة أن الموجات ليست مصدرها مجرة الطريق اللبنى حيث أنها قادمة من مجرة تبعد عن الأرض مسافة ( 2 مليار سنة ضوئية ) فكيف لموجات آتية من هذا البعد لها مثل هذه القوة فمعروف أن أشعة اكس عبارة عن سيل من الإلكترونات وأن الإلكترونات تظهر عندما يحصل انهيار المادة أو الذرة والذرة لا تترك إلكتروناتها إلا عندما يتم تسخينها أو يتم رفع درجة حرارتها وبالتالى سنحتاج ذرة وحرارة عالية ليكون هناك مصدر لأشعة اكس والشرطين ( الذرات / الحرارة العالية ) مصدرهم الوحيد هو النجوم وأشعة اكس التى التقطتها التلسكوبات أكيد مصدرها نجم ولكن السؤال أخذ يطرح نفسه من جديد كيف لنجم يبعد عن الأرض مسافة كبيرة جدا وموجاته تصل للأرض بهذه الشدة ؟ فالكلام معناه أن النجم ضخم جدا وشدة سطوعه كبيرة جدا لدرجة أنه من المفروض أن يكون أسطع من نجوم مجرة الطريق اللبنى مجتمعة أين بالضبط ؟ وبما أن نجم بهذا السطوع لازم تكون كتلته ضخمة جدا لكى يستطيع حرق أكبر كمية من المادة حتى يصل للأرض هذا الإشعاع بهذه القوة فهل ينفع أن يكون موجود ومستقر فنجم بهذه الكتلة الضخمة أصلا لأن النجم بهذه الكتلة الضخمة جاذبيته رهيبة وتجعله غير مستقر نظريا فسوف يتم كسر قاعدة باولى للاستبعاد بنجم كتلته ( 1.4 كتلة شمسية ) فهذا النجم الذى كتلته ضخمة جدا كلها بخلاف أنه يوجد فى مجرة الطريق اللبنى لم نستطع رؤية أى نجم قريب من هذه الكتلة فلماذا أن مجرة الطريق اللبنى لا يوجد بها ومجرة بعيدة عن الأرض ب ( 2 مليار سنة ضوئية ) بها هذا النجم أكيد فى لبس فى الموضوع وفى نفس الوقت لا يمكن لباولى أن يكون نجم نيوترونى لأن النجم النيوترونى كله نيوترونات ليس مصدر للإلكترونات أصلا أو مصدر لأشعة اكس حيث سميت بالكوازار( الجسم شبه النجمى ) وبالتالى لا يمكن إطلاقا أن يكون نجم والكوازار تم اكتشافه ( كيو اس اوه 3 س 273 ) وتوالى بعدها اكتشاف مصادر أخرى للكوازارات والغريب أنه دائما المصادر أو الكوازارات هذه كانت تبقى موجودة فى مركز المجرات أو فى قلوب المجرات حيث أن الكوازارات أصبحت شىء مبهم عند العلماء ولا أحد يعرف طبيعتها .

فى سنة ( 1965 ) تم إثبات بشكل رياضى أن أى نجم نيوترونى كتلته كبيرة يقدر يتحول لثقب أسود وليس شرطا على الإطلاق أن يكون مستدير بشكل مثالى فعن طريق ابتكار نوع من الهندسة ( هندسة الأسطح الحبيسة ) وهذه الهندسة استطعنا الوصول بها كيف أن الأجسام الخارجة من الثقب الأسود وهى خارجة ترى نفسها ما زالت بداخل الثقب الأسود من جديد وبالتالى تم حل مشكلتين فلم نعد نحتاج لنجم مستدير مثالى وأصبح لدينا هندسة تصف شكل الزمكان الموجود به الثقب الأسود ولم يبق إلا مشكلة واحدة وهى أن الثقب الأسود يخرج من نطاق المعادلة ونقدر نرصده بشكل عملى فالرياضيات اعطت الثقة فى احتمالية وجود الثقوب السوداء حيث تم تفسير منطقى لأشعة اكس والكوازارات التى تخرج من الثقوب السوداء فلماذا الكوازارات لا تكون عبارة عن ثقوب سوداء موجودة فى مراكز المجرات :

1 ) الثقوب السوداء مرحلة بتحصل بعد النجوم النيوترونية فكيف ستكون مصدرا لأشعة اكس .

2 ) هل الثقوب السوداء بتخرج حاجة أصلا لما تخرج أشعة اكس ؟ لا فالثقوب السوداء لا تخرج أشعة اكس فالنجوم القريبة من الثقوب السوداء هى التى تخرج أشعة اكس فقلوب المجرات هى متكدسة بعدد كبير جدا من النجوم فالعدد الكبير من النجوم وقربهم من الثقب الأسود يجعل الثقب الأسود يبتلع النجوم بجاذبيته الشديدة وأثناء شفط الثقوب السوداء لهذه النجوم مدت النجوم التى تدور حول الثقب الأسود بسرعات كبيرة جدا تكاد تكون أجزاء من سرعة الضوء فالسرعات الكبيرة جدا واحتكاك الذرات ببعضها أثناء الدوران ترفع درجة الحرارة بصورة رهيبة وتظهر المادة كميات ضخمة من أشعة اكس قبل ما المادة تسقط داخل الثقب الأسود وتصل لحتفها ولا أحد يعرف عنها شيئا بعد ذلك فلماذا كل قلوب المجرات هو الكوازارات فمركز مجرة الطريق اللبنى ليس بداخلها ثقب أسود أو كوازار لأن ليس كل قلوب المجرات ثقوب سوداء ما زالت تجذب النجوم فيوجد مجرات ثقوبها السوداء بلعت النجوم القريبة من المركز وأصبحت ثقوب سوداء غير نشطة لأنه لا يوجد حولها أى نجوم أخرى فتجذبها وكل المجرات الأخرى ما زالت ثقوبها السوداء مستمرة فى بلع النجوم الموجودة بالمركز والثقوب السوداء ما زالت نشطة والتى تخرج أشعة اكس والتى تم رصدها وهذا التفسير تفسير منطقى إلا أنه ما زال لا يرتقى كونه حقيقة علمية فلا بد للثقوب السوداء هذه أن ترى أو تحس لنثبت فعلا أنها موجودة وحذا الذى بدأ يعمل عليه العلماء بالتزامن مع تطور التلسكوبات ابتداءا من عام ( 1990 ) لما بدأوا فى توجيه تلسكوباتهم نحو مراكز المجرات لكى يبحثوا عن أى شىء يدعموا به موقف الثقوب السوداء فمن أجل توجيه التلسكوب نحو ثقب أسود غير نشط ونقوم بتصويره فكرة غير منطقية لأن الضوء نفسه لا يهرب منه وفكرة أن تقوم بتوجيه التلسكوب تجاه ثقب أسود يأتى منه إشعاع يوحى بأنه ثقب أسود نشط فالأمر صعب لأن أقرب ثقب أسود بالنسبة للأرض فى مركز مجرة ( إم 87 ) والتى تبعد عن الأرض مسافة

( 53.5 مليون سنة ضوئية ) ومن أجل تصوير ثقب أسود من مسافة بعيدة فكأنما نصور عود كبريت منور على سطح القمر حيث سنحتاج تلسكوب عدسته حجم الأرض لكى نستطيع تصويره وهذا كلام غير منطقى ومستحيل لكن العلماء انقسموا لفريقين :

1 ) مراقبة الثقب الأسود الموجود فى مركز مجرة الطريق اللبنى وهو قريب من الأرض ونبحث عن أى طريقة لتصويره .

2 ) الفريق الثانى قال إن الفريق الأول يجرى وراء سراب ليروا أشياء لا ترى فنحن ننظر للثقب الأسود النشط الموجود فى مجرة ( إم 87 ) فمن المحتمل أن يكونوا الفريقين يبحثوا وراء سراب والثقب الأسود الذى يدور حوله العلماء ممكن يكون موجود فى حسابات شفارلز شيلد لكن هذا لا يمنع أن كل فريق فهم له استراتيجية واضحة فالفريق الذى كان يبحث عنه فى مركز مجرة الطريق اللبنى فعن طريق رصد الشواهد التى لو كانت موجودة ستؤكد أن هذا المكان به ثقب أسود فعن طريق دراسة النجوم القريبة من مركز المجرة ونرى كيف تتصرف هذه النجوم ؟

1 ) لو أن الجسم الموجود فى مركز المجرة كان ثقب أسود فمصدر الجاذبية سيكون عبارة عن جسم واحد وبالتالى مدارات النجوم التى تدور حول الثقب الأسود ستكون منتظمة .

2 ) إن كان مركز المجرة عبارة عن مجموعة من ( 100 ) فمصدر الجاذبية سيكون أكثر من مصدر وبالتالى مدارات النجوم القريبة من المركز ستكون غير منتظمة لأنها تتأثر بأكثر من مصدر للجاذبية .

فالثقب الأسود عبارة عن كتلة كبيرة مضغوطة فى حيز صغير بالتالى فلو وجدت نجوم تدور حول الثقب الأسود فالنجوم ستدور فى مدارات قريبة من المركز وقرب المدارات من المركز سيجعل النجوم التى تدور فيها بسرعات كبيرة جدا فمن الصعب تحديد مركز المجرة ولو تم تحديده فمن الصعب رصد نجوم المركز من أجل الغلاف الجوى والغبار الكونى المنتشر والموجود فى المجرة والذى سيشتت الضوء الواصل من التلسكوبات لكن عن طريق الاستمرار فى مراقبة نجوم المركز ما يقارب ( 30 سنة ) من عمرهم قضوها فى مراقبة هذه النجوم وعن طريق استخدام أدوات العلماء من أجل تحسين عملية الرصد فاستبدلوا التلسكوبات التى تعمل بالضوء المرئى بتلسكوبات تعمل بالأشعة تحت الحمراء فمن أجل تحسين عملية الرصد والقيام بتحسين المرايا بشكل مستمر من أجل تجميع الضوء فى التلسكوبات ولكى تلتقط كميات أكبر من الأشعة باستخدام الليزر من أجل إلغاء التأثير الذاتى فى تشتيت الأشعة فى الغلاف الجوى وتكنولوجيات جديدة لا يمكن شرحها إلا أن العلماء تمكنوا فى النهاية من مراقبة نجوم المركز والتى مداراتها منتظمة وأن النجوم فى هذه المدارات تدور بسرعات كبيرة جدا لدرجة وجود نجم فى الوسط ( اس 2 ) بعمل دورة كاملة حول مركز المجرة لمدة ( 16 سنة ) فى حين أن الشمس تعمل دورة حول مركز المجرة كل ( 2 مليون سنة ) وهذا الرقم أيد الشكوك بوجود ثقب أسود موجود فى مركز مجرة الطريق اللبنى فعن طريق حساب كتلة الجسم الموجود فى مركز المجرة من سرعة الدوران التى تدور حول المركز وجدت الكتلة تعادل ( 4 مليون شمس ) وأصبح من المؤكد أن هذه الكتلة الضخمة لن تبقى فى هذا الحيز الصغير إلا إذا كانت ثقب أسود فلا يوجد جسم واحد تكون كتلته بهذه الضخامة وبالحجم الصغير إلا إذا كان ثقب أسود فعن طريق اكتشاف قرص من الغازات طوله ( 18 فرسخ فلكى ) يدور حول مركز مجرة

( إم / 87 ) وسرعة دوران قرص الغاز المتوقعة فى كتلة المركز يعادل

( 10 مليون كتلة شمسية ) ومن المتوقع سرعة دوران قرص الغاز حيث أن الكتلة الكبيرة الموجودة بالمركز أن مركز المجرة يحتوى على ثقب أسود وهذه مشكلة فبعد المسافة عن مركز مجرة ( إم / 87 ) وعدم وجود نجوم محددة تقدر تتبع مداراتها بدقة لأن هناك خطأ فى حسابات الكتلة وبالتالى يوجد شكوك تدور حول فرضية وجود ثقب أسود فى مركز مجرة ( إم / 87 ) فكيف يمكن تصوير صورة حية للثقب الأسود يبعد عن الأرض مسافة ( 53.5 مليون سنة ضوئية ) فعن طريق توفير تلسكوب بحجم كوكب الأرض لنستطيع تصوير الثقب الأسود فبدلا من استخدام تلسكوب كبير لكوكب الأرض لا بد من استخدام مجموعة من التلسكوبات ويتم توزيعهم فى أماكن متفرقة من سطح الأرض فهذه التلسكوبات تلتقط صورة فى نفس التوقيت لأجزاء مختلفة من النجم وعن طريق تجميع الصور وفى عام ( 2017 ) تم استخدام ( 8 تلسكوبات ) موجودين فى ( هاواى

/ أريزونا / تشيلى / أسبانيا / المكسيك ) من أجل تصوير الثقب الأسود فكان أهم حاجة أن ( 8 تلسكوبات ) يلقطوا الصورة فى نفس التوقيت فلا يمكن لأحد من التلسكوبات ( 8 ) يلقط صورة قبل التلسكوب الثانى أو بعده ومن أجل ذلك تم استخدام الساعات الذرية من أجل تقليل مقدار الخطأ لأقصى ما يمكن فمقدار الخطأ الزمنى ل ( 8 تلسكوبات ) لا تتجاوز فى كل ( 10 مليون سنة ) وبالتالى بدقة مثالية وبالفعل التقطت الصورة وتم معالجة البيانات لمدة ( 20 سنة ) فالبيانات كانت تتجاوز ( 5 مليون تيرابايت ) .

 

 

أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

23 / 6 / 2021