فيزياء

كيف تتشكل الثقوب السوداء؟

هذه المقالة هي الجزء 3 من 10 في سلسلة رحلة إلى أعتم أجسام الكون، "الثقوب السوداء"

<div id&equals;"wtr-content" &NewLine;&Tab; &Tab;data-bg&equals;"&num;FFFFFF" &NewLine;&Tab; &Tab;data-fg&equals;"&num;dd9933" &NewLine;&Tab; &Tab;data-width&equals;"6" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mute&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-fgopacity&equals;"1&period;00" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mutedopacity&equals;"1&period;00" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement&equals;"bottom" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement-offset&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-content-offset&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement-touch&equals;"bottom" &NewLine;&Tab;&Tab; data-placement-offset-touch&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-transparent&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-shadow&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-touch&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-non-touch&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-comments&equals;"" &NewLine;&Tab; &Tab;data-commentsbg&equals;"&num;ffcece" &NewLine;&Tab; &Tab;data-location&equals;"page" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mutedfg&equals;"&num;dd9933" &NewLine;&Tab; &Tab;data-endfg&equals;"transparent" &NewLine;&Tab; &Tab;data-rtl&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;>&NewLine;<p>تعرف «Ø§Ù„ثقوب السوداء-Black holes» بأنها مناطق من نسيج الزمان-المكان تكون جاذبيتها عالية لدرجة حتى الضوء لا يستطيع الفرار منها&period; ولعل أكثر خواصها أهمية وإثارةً للانتباه –وهو الجاذبية الهائلة- يعود إلى الطريقة العنيفة التي تشكلت بها&period; ولاسيما أن أعظم العلم يختبئ في البدايات، فكيف تتشكل الثقوب السوداء؟<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>لا تتشكل الثقوب السوداء من تلقاء ذاتها، بل يمكن اعتبارها مرحلةً متأخرةً أو مصيرًا محتملًا للنجوم فائقة الكتلة&period; فهي ببساطة ما تؤول إليه بعض النجوم بعد موتها&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading">كيف تموت النجوم؟<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يتحدد مصير النجوم منذ ولادتها&period; حيث تنشأ النجوم عند دوران سحابة عملاقة من الغاز حول نفسها، فينضغط الغاز وتزداد سرعة دورانه تباعًا&period; يؤمن الضغط والحرارة هذان البيئة لحدوث تفاعلات الاندماج النووي التي تحدث على ثلاث مراحل&period; وتتحول فيها نواتا ذرتي هيدروجين &lpar;البروتون حيث لا تحتوي نواته على نيوترون&rpar; إلى ذرة «Ø¯ÙŠØªØ±ÙŠÙˆÙ…-Deuterium»ØŒ لتندمج الأخيرة مع بروتون آخر معطيةً ذرة هيليوم-3&period; وأخيرًا تندمج ذرة الهيليوم-3 مع بروتون وتعطي ذرة هيليوم-4 مكونة من بروتونين اثنين ونيوترونين&period; وتكون كتلة نواة الهيليوم الناتجة أصغر بقليل من مجموع كتل الجسيمات التي تكونها&period; أما فرق الكتلة هذا فيتحول إلى طاقة تنطلق بشكل أشعة كهرومغناطيسية تنبعث خارج النجم&period; &lbrack;1&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h3 class&equals;"wp-block-heading">التوازن الهيدروستاتيكي<&sol;h3>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يصحب إطلاق الأشعة الكهرومغناطيسية الناتجة عن التفاعلات النووية ضغط متجه نحو الخارج، في حين تؤثر الجاذبية في كل نقطة من الشمس محاولة ضغطها نحو الداخل&period; وأما التوازن بين هاتين القوتين المتعاكستين فيسمى «Ø§Ù„توازن الهيدروستاتيكي-Hydrostatic equilibrium» وهو حالة ترافق النجوم طيلة حياتها، ويؤدي غيابه إلى انهيارها على نفسها بفعل الجاذبية&period; &lbrack;2&rsqb;<br><br>والآن لنتخيل أن وقود النجم من الهيدروجين &lpar;أو أي عنصر آخر كانت تجري عليه التفاعلات سابقًا&rpar; نفذ، وكانت درجة حرارته لا تكفي لحدوث تفاعلات الاندماج النووي على  ذرات أثقل منه&period; في هذه الحالة ينعدم التوازن الهيدروستاتيكي بسبب انعدام الضغط المتجه خارج النجم&period; في حين لا تتأثر قوة الجاذبية، بل تصبح مسيطرةً على حالة النجم، وهنا يموت النجم منكمشًا على نفسه&period; &lbrack;3&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading">مصير النجوم وحد تشاندراسيخار<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يعتمد مصير النجم بعد موته على الحالة التي سيتوقف عندها عن الانهيار&period; وبما أن انهيار النجم يحدث بفعل الجاذبية، والتي تتحدد شدتها بحسب كتلة النجم، فإن مصير النجم بأكمله متوقف على كتلته&period; وهنا يأتي مفهوم «Ø­Ø¯ تشاندراسيخار-Chandrasekhar limit» ليتوقع لنا مصير النجم بناءً على كتلته، حيث يساوي هذا الحد حوالي 1&period;4 كتلة شمسية&period; ويضعنا ذلك أمام احتمالين، إما أن تكون كتلة النجم أقل من هذا الحد أو أكبر منه&period; &lbrack;4&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h4 class&equals;"wp-block-heading">1&period;أقل من حد تشاندراسيخار<&sol;h4>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>في أثناء انهيار النجم، تعمل الجاذبية على ضغط مادته بشدة لتجعل الذرات متراصةً فوق بعضها&period; وهنا يأتي دور «Ù…بدأ باولي للاستبعاد-Pauli principle of exclusion» أحد أهم مبادئ ميكانيكا الكم&period; فيمنع هذا المبدأ الجسيمات مثل الالكترونات من التواجد في الحالة الكمية نفسها&period; &lbrack;5&rsqb;<br><br>تتعرف الحالة الكمية للإلكترونات بأربعة عناصر هي مستواه الطاقي الرئيسي في الذرة &lpar;العدد الكمي الرئيسي n&rpar;، ومستواه الطاقي الثانوي &lpar;العدد الكمي المداري l&rpar;، وتوجه مداره في الفراغ &lpar;عدده الكمي المغناطيسي m&rpar;، وحركته المغزلية وجهتها &lpar;عدده الكمي المغزلي s&rpar;&period; &lbrack;6&rsqb;<br><br>وفي حين تعمل الجاذبية بضغطها جميع الذرات إلى نفس النقطة على جعل جميع الكترونات النجم في نفس الحالة الكمية مخالفةً مبدأ باولي، تقاومها قوة تعرف باسم «Ù‚وة تنكس الالكترونات-Electron degeneracy pressure»&period; وتوقف هذه القوة انهيار النجم فيتشكل ما يسمى «<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D9&percnt;82&percnt;D8&percnt;B2&percnt;D9&percnt;85-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;A3&percnt;D8&percnt;A8&percnt;D9&percnt;8A&percnt;D8&percnt;B6&percnt;D8&percnt;8C-&percnt;D9&percnt;86&percnt;D9&percnt;87&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;8A&percnt;D8&percnt;A9-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D9&percnt;86&percnt;D8&percnt;AC&percnt;D9&percnt;88&percnt;D9&percnt;85-&percnt;D9&percnt;85&percnt;D9&percnt;86&percnt;D8&percnt;AE&percnt;D9&percnt;81&percnt;D8&percnt;B6&percnt;D8&percnt;A9-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D9&percnt;83&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">القزم الأبيض<&sol;a>-White dwarf»&period;<br>&lbrack;7&rsqb;<br><br>تكون هذه القوة كافية لردع قوة الجاذبية في حال كانت كتلة النجم أقل أو مساوية لحد تشاندراسيخار&period; ولكن في حال كان أكبر من ذلك، تفشل قوة تنكس الالكترونات ويستمر الانهيار&period; &lbrack;4&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h4 class&equals;"wp-block-heading">2&period; أكبر من حد تشاندراسيخار<&sol;h4>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>في هذه الحالة، يستمر النجم بالانهيار على نفسه، مجبرًا الالكترونات والبروتونات على الانصهار والتحول إلى نيوترونات، فتصبح مادته ذات كثافة فائقة&period; وهنا يأتي دور مبدأ باولي بالاستبعاد مرة أخرى&period; ولكن بدلًا من تطبيقه على الالكترونات نطبقه على النيوترونات، حيث ينشأ ما يعرفه الفلكيون باسم «Ù‚وة تنكس النيوترونات- Neutrons degeneracy pressure»&period; وكسابقتها، توقف هذه القوة النجم عن الانهيار، ويصبح اسمه نجمًا نيوترونيًا&period; <br><br>وكما في الحالة السابقة، تكون هذه القوة غير كافية لردع قوة الجاذبية في حالة كانت كتلة النجم أكبر ن 3 أضعاف كتلة الشمس&period; &lbrack;8&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h3 class&equals;"wp-block-heading">تشكل الثقوب السوداء<&sol;h3>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>في حالة كانت كتلة النجم أكبر من 3 أضعاف كتلة الشمس، فليس هناك قوة في الطبيعة، ولا أي قوة كمية، ولا ضغط تنكس كمي في الكون قادر على إيقاف الانهيار الذي سيستمر موصلًا المادة إلى حالة من أغرب ما رصده الإنسان في الكون، أو ما نعرفه باسم <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;AB&percnt;D9&percnt;82&percnt;D9&percnt;88&percnt;D8&percnt;A8-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;B3&percnt;D9&percnt;88&percnt;D8&percnt;AF&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D8&percnt;A1-&percnt;D8&percnt;A3&percnt;D9&percnt;83&percnt;D8&percnt;AB&percnt;D8&percnt;B1-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;A3&percnt;D8&percnt;AC&percnt;D8&percnt;B1&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;85-&percnt;D8&percnt;B8&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;85&percnt;D9&percnt;8B&percnt;D8&percnt;A7-&percnt;D9&percnt;81&percnt;D9&percnt;8A&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">الثقوب السوداء<&sol;a>&period; ففي حالة الثقوب السوداء، تكون كثافة المادة عالية لدرجة أنها تدفع منطقتها من نسيج الزمان -المكان إلى ما وراء هذا النسيج، مبعدةً إياه عن أنظار باقي الكون&period; &lbrack;9&rsqb;<br><br>وحتى هذه اللحظة، لا زال بالإمكان اعتبار الثقوب السوداء أحد ألغاز كوننا، ورغم أن ما نعرفه عنها ليس بقليل، لكنه بالتأكيد لا يرنو للإحاطة بغموضها وكشف ما تخفيه وراءها&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading">المصادر&colon;<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>&lbrack;<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;indico&period;cern&period;ch&sol;event&sol;586799&sol;contributions&sol;2696003&sol;attachments&sol;1512918&sol;2359941&sol;Stellar&lowbar;Evo&lowbar;Nuc&lowbar;KM&period;pdf" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">1&rsqb; CERN<&sol;a><br><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;lweb&period;cfa&period;harvard&period;edu&sol;~ejchaisson&sol;cosmic&lowbar;evolution&sol;docs&sol;text&sol;text&lowbar;stel&lowbar;4&period;html" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">&lbrack;2&rsqb; Harvard CFA<&sol;a><br>&lbrack;<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;public&period;nrao&period;edu&sol;radio-astronomy&sol;star-life-and-death&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">3&rsqb; The National Radio Astronomy Observatory<&sol;a><br><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;starchild&period;gsfc&period;nasa&period;gov&sol;docs&sol;StarChild&sol;whos&lowbar;who&lowbar;level2&sol;chandra&period;html&num;&colon;~&colon;text&equals;He&percnt;20was&percnt;20one&percnt;20of&percnt;20the&comma;black&percnt;20holes&percnt;20as&percnt;20they&percnt;20died&period;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">&lbrack;4&rsqb; NASA<&sol;a><br><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;sciencedirect&period;com&sol;topics&sol;pharmacology-toxicology-and-pharmaceutical-science&sol;pauli-exclusion-principle" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">&lbrack;5&rsqb; ScienceDirect<&sol;a><br><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;sciencedirect&period;com&sol;topics&sol;chemistry&sol;quantum-number" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">&lbrack;6&rsqb; ScienceDirect&lowbar;2<&sol;a><br>&lbrack;7<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;scholarworks&period;wmich&period;edu&sol;cgi&sol;viewcontent&period;cgi&quest;article&equals;5320&amp&semi;context&equals;masters&lowbar;theses" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">&rsqb; Western Michigan university<&sol;a><br><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;scholarworks&period;wmich&period;edu&sol;cgi&sol;viewcontent&period;cgi&quest;article&equals;5320&amp&semi;context&equals;masters&lowbar;theses" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">&lbrack;8&rsqb; NASA&lowbar;2<&sol;a><br>&lbrack;<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;space&period;com&sol;15421-black-holes-facts-formation-discovery-sdcmp&period;html" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">9&rsqb; space<&sol;a><&sol;p>&NewLine;<div class&equals;"uwp&lowbar;widgets uwp&lowbar;widget&lowbar;author&lowbar;box bsui sdel-9a8e25eb" ><div class&equals;"d-block text-center text-md-start d-md-flex p-3 bg-light ">&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;profile&sol;mira-naffouj&sol;"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2022&sol;01&sol;20211225&lowbar;152901&lowbar;uwp&lowbar;avatar&lowbar;thumb&period;jpg" class&equals;"rounded-circle shadow border border-white border-width-4 me-3" width&equals;"60" height&equals;"60" alt&equals;"Mira Naffouj"><&sol;a>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<div class&equals;"media-body">&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<h5 class&equals;"mt-0">Author&colon; <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;profile&sol;mira-naffouj&sol;">Mira Naffouj<&sol;a><&sol;h5>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<p>طالبة ثانوية مهتمة بعلم الفلك والفيزياء الفلكية<&sol;p>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<&sol;div>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;<&sol;div><&sol;div><&sol;div><div style&equals;'text-align&colon;center' class&equals;'yasr-auto-insert-visitor'><&excl;--Yasr Visitor Votes Shortcode--><div id&equals;'yasr&lowbar;visitor&lowbar;votes&lowbar;8168c8d46876e' class&equals;'yasr-visitor-votes'><div class&equals;"yasr-custom-text-vv-before yasr-custom-text-vv-before-42481">اضغط هنا لتقييم التقرير<&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-second-row-container-8168c8d46876e' &NewLine; class&equals;'yasr-vv-second-row-container'><div id&equals;'yasr-visitor-votes-rater-8168c8d46876e' &NewLine; class&equals;'yasr-rater-stars-vv' &NewLine; data-rater-postid&equals;'42481' &NewLine; data-rating&equals;'0' &NewLine; data-rater-starsize&equals;'32' &NewLine; data-rater-readonly&equals;'false' &NewLine; data-rater-nonce&equals;'79bfbbed13' &NewLine; data-issingular&equals;'true' &NewLine; ><&sol;div><div class&equals;"yasr-vv-stats-text-container" id&equals;"yasr-vv-stats-text-container-8168c8d46876e"><svg xmlns&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;w3&period;org&sol;2000&sol;svg" width&equals;"20" height&equals;"20" &NewLine; class&equals;"yasr-dashicons-visitor-stats" &NewLine; data-postid&equals;"42481" &NewLine; id&equals;"yasr-stats-dashicon-8168c8d46876e"> &NewLine; <path d&equals;"M18 18v-16h-4v16h4zM12 18v-11h-4v11h4zM6 18v-8h-4v8h4z"><&sol;path> &NewLine; <&sol;svg><span id&equals;"yasr-vv-text-container-8168c8d46876e" class&equals;"yasr-vv-text-container">&lbrack;Average&colon; <span id&equals;"yasr-vv-average-container-8168c8d46876e">0<&sol;span>&rsqb;<&sol;span><&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-loader-8168c8d46876e' class&equals;'yasr-vv-container-loader'><&sol;div><&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-bottom-container-8168c8d46876e' class&equals;'yasr-vv-bottom-container'><&sol;div><&sol;div><&excl;--End Yasr Visitor Votes Shortcode--><&sol;div>

Related Post
Mira Naffouj

طالبة ثانوية مهتمة بعلم الفلك والفيزياء الفلكية

View Comments

Share
Published by
Mira Naffouj

Recent Posts

بديل اللحم النباتي المبتكر.. ثورة صحية على مائدتك من دقيق عباد الشمس!

وفقاً للباحثين، يمهد هذا الابتكار الطريق لاستخدام عباد الشمس على نطاق واسع في صناعة الأغذية…

4 ساعات ago

فك شفرة الزمن: جينوم مصري قديم بعمر 4800 عام يعيد كتابة تاريخ البشرية

في خطوة علمية رائدة تُحدث تحولاً جذرياً في فهمنا لأصول الحضارة المصرية القديمة، نجح فريق…

يوم واحد ago

ثورة في فهمنا للتطور: ديدان الأرض تُعيد كتابة قوانين التطور

لطالما سيطرت نظرية التطور لداروين، التي تفسر الحياة على أنها نتاج تراكم بطيء وتدريجي لتغيرات…

يوم واحد ago

الجينوم الزراعي: مستقبل الأمن الغذائي ومقاومة التغيرات المناخية

شراكة عالمية بين أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا وجامعة ولاية فرجينيا الغربية مصر والولايات المتحدة إطلاق…

يومين ago

الصندوق الأسود داخل الخلية يُفتح أخيراً: “الهيميفيوزوم”، كيف ستعيد “محطة شحن” خلوية كتابة الطب الحديث؟

في كل لحظة، وداخل كل خلية من خلايا أجسادنا التي تُعد بالمليارات، تحدث عمليات معقدة…

3 أيام ago

نحو مستقبل خالٍ من اللدائن الدقيقة: كيف تفتح البامية والحلبة آفاقًا جديدة لمكافحة التلوث البلاستيكي في المياه؟

يُمثل التلوث باللدائن الدقيقة (Microplastics) تحديًا بيئيًا عالميًا متصاعدًا وغير مرئي، يهدد سلامة أنظمتنا البيئية…

4 أيام ago