شنو هو الثقب الأسود؟

août 02, 2017


فهاد الموضوع غانحاولو نعطيو وصف لماهية الثقب الأسود بأقل استحضار 
ممكن للقوانين (خاصة النظرية النسبية العامة) باش يكون عدنا قدر من الإستيعاب. المهم منين جاتنا هاد الفكرة ديال الثقوب السود ؟
جون ميتشل، أول واحد كان عطى شي تصورات بسيطة فواحد الكتاب كان نشرو ف1784 قالك اسيدي إلا كان عدنا شي نجم عندو نفس الكثافة ديال الشمس و لكن القطر ديالو كبر من القطر ديال الشمس ب 500 مرة النتيجة هي سرعة الإفلات أو الEscape velocity (السرعة اللي غادي تحتاجها باش تهرب من جاذبية الكوكب) فالسطح غادي تكون كثر من سرعة الضوء، هنا غادي يستنتج بلي بحال هاد الأجرام غادي يكون عندها تأثيرات جاذبية عالية اللي غاتأثر فالأجسام اللي قريبا ليها، من بعد غايجي الفيزيائي بيير لابلاس (فرنسي) تا هو استنتج نفس التصور و لكن غيبني التصور ديالو على قانون نيوتن فالجاذبية باش منو نكونو قادرين على حساب سرعة الإفلات، بالنسبة لناس لي كاتحب الحساب، سرعة الإفلات عطاوها هاد الرمز Ve و كاتساوي جذر 2×تابث الجذب العام ×الكتلة/نصف القطر r، إذا المتغير الوحيد هو M/r (الكتلة M/نصف القطر radius)، يعني باش ما زادت كتلة الجرم كتحتاج لسرعة أكبر باش تهرب من الجاذبية ديالو، كمثال نتا فاش كاتزف بالكرة للفوق (عموديا)، الكرة كاتكتسب واحد الكمية الحركة كاتخليها تمشي بسرعة معينة للأعلى، لكن الى السرعة قل Ve غادي التحول ديك الطاقة ديال الحركة لطاقة وضع و غادي تم راجعة ثاني الأرض بشكل متسارع بفعل الثقالة، لكن إلا تخيلنا بلي المتغير M/r كايساوي مربع سرعة الضوء/ 2 ضرب تابث الجذب، فسرعة الإفلات من ذاك الجرم غاتساوي سرعة الضوء C اللي كاتساوي 299 792,5 km/s يعني الضوء براسو مايقدرش يفلت من ديك الجاذبية (يمكن ليك تحسبها) و بالمناسبة حتى الجرم ماغايبانش لينا لأن الضوء غايتمتص ماشي غينعكس... (باقي مادكرتش حس الثقوب السود)... اللي كايهمنا فهادشي هو الكتلة باش نجاوبو على كيفاش كاتنشأ الثقوب السود، السبب المباشر لنشأة الثقب الأسود هو أن الكتلة كاتراكم فواحد الحيز صغييير بزاف، و لكن كيفاش هادشي ؟ مثال، تخيل معايا أغلب النجوم كاتكون من الهيدروجين و الهيليوم، (الشمس مثلا) فالباطن ديالها كايتم تحويل الهيدروجين من الأخف أي البروثيوم إلى ديوتريوم... حتى نوصلو للإندماج اللي غايعطينا الهيليوم اللي غايشكل أثقل عنصر، يعني الكتلة كاتزاد فنواة
النجم، أي الجاذبية ديال المركز كاتزاد، لكن اللي كايهمنا هو الضغط النووي اللي كاينتج على اللإندماجات ما بين العناصر، هاد الضغط كايمثل طاقة صرف موجبة كيبغي يتحرر بالإنفجار لكن اللي كاقاومو و ماكيخليهش ينفجر هو الجاذبية ديال المركز اللي كاتمثل طاقة سالبة Negative energy اللي كاتزاد كيف ما قلنا سابقا بسبب (ثقل عنصر الهيليوم)، هنا كايبان لينا واحد التوازن ما بين الضغط النووي و الجاذبية، هاد التوازن كايسميوه "بالتوازن الهيدروستاتيكي" و لكن من بعد فترة محددة الهيدروجين غيبدا كيتناقص يعني الضغط النووي غايتناقص بشكل عالي، فالكتلة غاتبدا التراكم كاتسمى هاد الحالة بال Gravitational collapse أو الإنكماش الجاذبي بفعل الطاقة السالبة (ديال الجاذبية) اللي ما بقاش كايقاومها الضغط النووي يعني أصبح عدنا اختلال فالتوازن، الكتلة غادي تبقى كاتنكمش و الإنكماش نفسو غايدي يولد ضغط و حرارة هائلة كاتسمح باندماج بقايا الهيليوم لغاية النهاية، لكن تخيل معايا هادشي كايوقع فنجم كبر من كتلة الشمس ب 4 المرات غايقطع نفس المراحل اللي ذكرنا حتى تنهار الكتلة ديالو فنقطة صغيييرة بانهيار قوى الربط الفيزيائي اللي أغلبها قوى فان دير فالس و القوى النووية، الكتلة ديال المادة غاتوصل لواحد الحالة من التفرد الشديد كاتسمى بالفردنة أو "Singularity" اللي غادي تسبب لينا تقعر أو تحدب هااااائل فنسيج الفضاء أو الزمكان بحيث ديك الفردنة هي مركز الثقب الأسود. ديك النقطة كايكون داير بيها واحد المنقطة كاتشكل فجوة فالفضاء كاتسمى أفق الحدث أو Event horizon، ممكن واحد يسول كيفاش كايتحدد نصف القطر ديالها ؟ العالم Schwarzschild Karl الفيزيائي الألماني اللي حدد لينا أن نصف قطر أفق الحدث Rs كايساوي x2 تابث الجذب النيوتوني x الكتلة الكل مقسوم على مربع سرعة الضوء، الشمس عمرها ما غاتحول لثقب أسود لأن الكتلة ديالها ماكافياش لكن خلينا الى افترضنا و علما أن الريديوس الشمسي هو 700 000km من بعد ما نطبقو عليها قانون شفارتسشيلد غايولي نصف قطر الشمس radius=3 km و القطر diameter=6 km اللي هو القطر ديال أفق الحدث، هو الحد ديال الفضاء اللي كانعرفوه "الزمكان"، تسمى أفق الحدث ببساطة لأن الأحداث اللي فنداخل ديالو مكتشكل تاشي حدث نسبة الأبعاد الفضائية ديالنا أو الإطار المرجعي اللي حنا فيه Frame of reference، كلما كانزيدو نقربو من أفق الحدث الزمن كيتباطئ بمعدل كبيير بفعل الجاذبية و عند هاد الأخير (أفق الحدث) الزمن كاينعدم ، لهذا كيتوقف الحدث لأن الحدث هو التغير فالزمن و هنا خصنا نفرقو ما بين الزمن الوضعي و الزمن الإحداثي، الأول هو قياس للتغير في المكان مفترض يعني حنا اللي ابتكرناه Proper time، و الثاني معطى اللي هو البعد الرابع كايشكل التغير نفسه كايتسمى بال Coordinate time. و لازال أفق الحدث و الثقب الأسود ككل غامض عمليا و لكن واضح رياضيا.





You Might Also Like

0 تعليقات

Popular Posts

Like us on Facebook

3efrit blogger

فريق موضوع