Reading Time: 4 minutes

«سلسلة أطفال فضوليون».

هل يستطيع أي إنسان الدخول إلى ثقب أسود لدراسته؟ سؤال من بولكيت، 12 عاماً، باهادورغار، هاريانا، الهند.


لحلّ ألغاز الثقب الأسود؛ يجب على البشر أن يدخلوه ببساطة، ولكن هذا أمر معقد؛ لأن بإمكان البشر دخول الثقب الأسود إذا كان عملاقاً ومعزولاً فقط، وإذا كان الشخص الذي يدخل إليه لا ينوي الرجوع للتحدث عن مكتشفاته لأي أحد آخر في الكون.

نحن فيزيائيان ندرس الثقوب السوداء، ولكن على مسافة آمنة منها. الثقوب السوداء هي من الأجسام الفلكية الأكثر شيوعاً في كوننا، ويبدو أن هذه الأجسام المثيرة للفضول لها دور أساسي في تطوّر الكون منذ الانفجار العظيم حتى يومنا هذا، كما كان لها على الأرجح تأثير على تشكّل الحياة البشرية في مجرتنا.

السقوط في الثقب الاسود, الثقب الاسود

شخص يسقط إلى داخل ثقب أسود ويتمدد باقترابه من أفق الحدث. مصدر الصورة: ليو رودريجز، وشانشان رودريجز

نوعان للثقوب السوداء

الكون مليء بأشكال متعددة من الثقوب السوداء المختلفة، يمكن لهذه الأجسام أن تختلف في أحجامها، كما يمكن أن تكون مشحونةً كهربائياً مثل الإلكترونات والبروتونات في نوى الذرّات، وبعضها يلتف حول نفسه. هناك نوعان من الثقوب السوداء التي لها علاقة بناقشنا؛ الأول لا يلتف حول نفسه، ويكون معتدلاً كهربائياً؛ أي ليس له شحنة موجبة أو سالبة، وله كتلة تعادل كتلة شمسنا. النوع الثاني يُعرف باسم «الثقب الأسود العملاق» (الثقب الأسود فائق الضّخامة)؛ والذي تعادل كتلته ملايين إلى مليارات ضعف كتلة الشمس.

إلى جانب الاختلاف في الكتلة بين هذين النوعين من الثقوب السوداء، فإن ما يميّزهما أيضاً هو المسافة التي تفصل بين مركز الثقب وما يُدعى بـ «أفق الحدث» الخاص به؛ وهي مسافة تدعى بـ «المسافة نصف القُطريّة» للثقب الأسود. أفق الحدث لأي ثقب أسود هو الحد الذي لا رجعة منه؛ أي شيء يتجاوز هذا الحد سيُبتلعه الثقب وسيختفي للأبد من كوننا.

الثقب الاسود, الثقوب السوداء, ما هي الثقوب السوداء

المسافة التي تفصل بين مركز كتلة الثقب الأسود والحدّ الذي تصبح عنده جاذبية الثقب أقوى من أن يتم التغلّب عليها تُدعى «نصف قطر أفق الحدث». – مصدر الصورة: المؤلفان

عند أفق الحدث؛ تكون جاذبية الثقب الأسود قوية لدرجة لا يمكن لأي قوّة ميكانيكيّة التغلّب عليها. حتّى الضوء؛ وهو أسرع ما في الكون، لا يستطيع الانفلات من الجاذبيّة؛ ولهذا تُسمى الثقوب السوداء بهذا الاسم.

حجم أفق الحدث الخاص بالثقب الأسود يعتمد على كتلة الثقب نفسه؛ وهو عامل حاسم في بقاء شخص يسقط في الثقب على قيد الحياة. يعادل نصف قطر أفق الحدث لثقب أسود؛ تعادل كتلته كتلة شمسنا (تُدعى كتلة شمسيّة واحدة)، قرابة 3 كم فقط.

الثقب الأسود العملاق الموجود في مركز مجرتنا «درب التبّانة»، له كتلة تعادل 4 ملايين كتلة شمسيّة، وله أفق حدث يساوي نصف قطره 11748211.2 كم أو 17 نصف قطرٍ شمسيّ (أي 17 ضعف نصف قطر الشمس).

بالتالي، سيقترب الشخص الذي يسقط في ثقب أسود له حجم نجميّ إلى مركز الثقب كثيراً قبل أن يتجاوز أفق الحدث الخاص به؛ مقارنة بالسقوط في ثقب أسود عملاق. هذا يعني أنّه وبسبب قرب مركز الثقب الأسود، ستختلف قوّة جذبه بين رأس الشخص الذي يسقط فيه وقدميه بعامل يعادل 1000 مليار ضعف. بكلمات أخرى؛ إذا كان الشخص يسقط وقدماه أقرب لمركز الثقب، فعند اقترابه من أفق الحدث لثقب أسود نجميّ الحجم، سيكون الجذب التثاقلي للثقب عند أقدام الشخص أكبر أُسياً من نظيره عند رأس الشخص، وسيعاني هذا الشخص من ما يُدعى بـ «التأثيرات المعكرونيّة»، ولن يبقَ حياً على الأرجح؛ بسبب تمديده من قِبل الثقب ليأخذ شكلاً متطاولاً يشبه المعكرونة.

الثقب الاسود, السقوط في الثقب الاسود, الثقوب السوداء, الاسباجيتي

مع اقتراب الشخص من أفق الحدث لثقب أسود له كتلة الشمس، يتسبب الفرق الهائل في الجذب التثاقلي بين رأس الشخص وقدميه في مَطّه ليأخذ شكل قطعة معكرونة طويلة للغاية؛ ولهذا يدعى التأثير باسم «تأثير المعكرونيّة». – مصدر الصورة: المؤلفان

والآن؛ سيصل الشخص الذي يسقط في ثقب أسود عملاق إلى أفق الحدث في نقطة بعيدة للغاية عن مركز الجذب التثاقلي لهذا الثقب؛ مما يعني أن الفرق في الجاذبية بين الرأس والأقدام سيساوي الصفر تقريباً، ومنه؛ سيمر هذا الشخص عبر أفق الحدث دون أن يتأثّر، ولن يُمَطّ ليأخذ شكل قطعة طويلة ونحيلة من المعكرونة، وسيبقى حياً يطوف دون الشعور بأي ألم مارّاً بأفق الحدث.

الثقوب السوداء, الثقب الاسود, الثقوب السوداء العملاقة, السقوط في الثقب الاسود

الشخص الذي يسقط في ثقب أسود عملاق سينجو على الأرجح. – مصدر الصورة: المؤلفان

اعتبارات أخرى

معظم الثقوب السوداء التي رصدناها في الكون تكون مُحاطة بأقراص ساخنة للغاية؛ تتألّف في أغلب الأحيان من الغاز والغبار والأجسام الأخرى؛ مثل النجوم والكواكب التي اقتربت كثيراً من أفق الحدث، وسقطت إلى داخل الثقب. تُدعى هذه الأقراص باسم «أقراص التراكم»؛ وهي حارّة وعاصِفة للغاية، هذه الأماكن لا تصلح للحياة بالتأكيد، وهي تجعل من السفر للثقب الأسود أمراً خطيراً جداً.

حتى يدخل أحدهم إلى ثقب أسود، عليه أن يجد ثقباً عملاقاً ومعزولاً تماماً لا يتغذّى على المواد أو الغازات أو/و النجوم حتّى. إذا وجد هذا الشخص ثقباً أسوداً معزولاً وعملاقاً مناسباً للدراسة العلمية، وقرر أن يدخله، فكل شيء يرصده أو يقيسه داخله الثقب سيُحتجز في أفق حدث هذا الثقب، ونظراً لأنه لا يوجد شيء في الكون يمكن أن يُفلت من جاذبية الثقب الأسود؛ فلن يستطيع الشخص الذي يدخل فيه إرسال أية معلومات حول مكتشفاته لأي مكان خارج أفق الحدث، ولن يستطيع أحد معرفة أية معلومة عن الرحلة أو مكتشفاتها حتّى نهاية الكون، لكن هذا الشخص سيستمتع بالمغامرة طالما بقي على قيد الحياة.. ربما.