الفلك

لماذا يكون لإنتاج الأزواج والتفكك الضوئي تأثيرات مختلفة في انهيار النجوم فائقة الكتلة؟

لماذا يكون لإنتاج الأزواج والتفكك الضوئي تأثيرات مختلفة في انهيار النجوم فائقة الكتلة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يمكن للنجوم التي لا تقل كتلتها عن 100 كتلة شمسية أو نحو ذلك أن تصل إلى درجات الحرارة الأساسية (وبالتالي طاقات الفوتون الأساسية) كبيرة بما يكفي لإنتاج الزوج (حيث يضرب فوتون عالي الطاقة جسيمًا آخر ، ويحول الفوتون إلى زوج متطابق من الجسيمات والجسيمات المضادة. - عادة ما يكون زوج إلكترون-بوزيترون ، على الرغم من وجود أنواع أخرى - والتسبب في ارتداد الجسيم الآخر قليلاً) يبدأ في الظهور بشكل جدي. نظرًا لأن هذه عملية ماصة للحرارة (تمتص الطاقة) ، فإنها تقلل درجة الحرارة والضغط داخل قلب النجم ، مما يتسبب في بدء النجم بالانهيار تحت وزنه.

يمكن أن يحدث أحد الأشياء الثلاثة الآن:

  • في النجوم عالية المعادن ، وفي النجوم ذات المعادن المنخفضة حتى ~ 130 مس، تؤدي الزيادة الناتجة في درجة الحرارة الأساسية والضغط إلى توقف الانهيار قبل أن يتمكن من فعل أي شيء غير قابل للإلغاء ، ويزداد حرارة النجم ويتوسع مرة أخرى ، مما يؤدي إلى تفجير كتلة كبيرة في هذه العملية. ستستمر هذه النبضات حتى يصبح النجم صغيرًا وباردًا جدًا لإنتاج الكثير من الأزواج أو ينفجر لسبب آخر.
  • في النجوم منخفضة المعادن من ~ 130 إلى ~ 250 مسيقوم الانهيار بضغط وتسخين الجزء الداخلي من النجم بسرعة وبقوة كافية بحيث تكون الزيادة الناتجة في معدل التفاعل الأساسي وإطلاق الطاقة كافية لفك ارتباط النجم بأكمله.
  • في النجوم ذات المعادن المنخفضة التي تتجاوز 250 مترًا تقريبًاس، يكون الانهيار سريعًا للغاية ، والارتفاع في درجة الحرارة الأساسية كبير جدًا ، بحيث يكون لجزء كبير بشكل متزايد من الفوتونات المنتجة طاقات عالية بما يكفي لإحداث تفكك ضوئي (حيث يتم امتصاص فوتون عالي الطاقة للغاية بواسطة نواة ذرية ، مما يؤدي إلى النواة تتفكك إلى قطعتين أو أكثر أصغر) ، مما يؤدي إلى حرمان النجم من الطاقة والتسبب في انهيار النجم بأكمله مباشرة في ثقب أسود.

يعتبر كل من إنتاج الزوج والتفكك الضوئي عمليتين ماصتين للحرارة (ممتصة للطاقة) ، وبالتالي ، تميل إلى التسبب في انهيار النجم. ومع ذلك ، فإن تأثيراتها النهائية على النجم المنهار مختلفة ؛ يتسبب إنتاج الزوج في انهيار جزئي فقط ، يليه اندماج حراري نووي وانفجار مستعر أعظم ، بينما يتسبب التفكك الضوئي في انهيار كامل في ثقب أسود ، مع عدم هروب أي شيء.

لماذا يؤدي فقدان الطاقة الأساسية الناتج عن إنتاج الزوج إلى انهيار جزئي وانصهار جامح ومستعر أعظم ، بينما يؤدي فقدان الطاقة الأساسي الناتج عن التفكك الضوئي إلى انهيار كامل في ثقب أسود؟ لماذا لا تؤدي هاتان العمليتان الماصتان للحرارة إلى انهيار جزئي ينتج عنه اندماج متفجر ، أو كلاهما يؤدي إلى انهيار كامل إلى ثقب أسود؟


قليل من التكهنات الجامحة التي سأحتاج إلى التحقق منها.

ينتج عن التفكك الضوئي جسيمات أبسط. هذه الجسيمات الأبسط قادرة على "النيوترونات" (أي الخضوع لاضمحلال بيتا العكسي / التقاط الإلكترون) بالإلكترونات ، لأن عتبة الطاقة للنيوترونات هي كثير أقل بالنسبة للبروتونات وجزيئات ألفا المجانية مما هو عليه الحال بالنسبة لنواة الأكسجين أو الحديد. تزيل هذه العملية الإلكترونات الحرة من النواة المدعومة بضغط تنكس الإلكترون وتنهار.

يحول إنتاج الأزواج طاقة الفوتون إلى إلكترونات وبوزيترونات. سيكون التأثير الصافي هو إخراج الطاقة الحركية من الغاز وتحويلها إلى كتلة راحة. سيؤدي ذلك إلى خفض الضغط ، لكن الزيادة في الكثافة / درجة الحرارة يمكن أن تعيده.

أعتقد أن عملية النيوترونات / التقاط الإلكترون هي الفرق الرئيسي. طاقة عتبة الإلكترون لنيوترونات البروتون الحر هي 1.3 ميغا إلكترون فولت ، لكنها تساوي حوالي 11 ميغا إلكترون فولت لبروتون داخل نواة أكسجين ، لذا فإن التفكك الضوئي مطلوب لتحفيز الانهيار (أو وصول طاقة فيرمي للإلكترونات إلى عتبة النيوترونات).


إنها مسألة الطاقات والمقاييس الزمنية ودرجات حرارة الذروة. كما تقول عند أدنى مستوى من الجماهير النجمية ، يتسبب إنتاج الزوج في تقلص النجم بشكل طفيف ، ويمكنه الاستمرار في الحفاظ على التوازن والاستمرار مع قلب أكثر سخونة قليلاً. مع زيادة كتلة النجم ، يصبح هذا الانكماش أكثر نشاطًا ، يزداد ارتفاع حرارة اللب ويصل إلى النقطة التي يمكن للنجم عندها أن يشعل الأكسجين بشكل متفجر. ثم يوفر حرق الأكسجين هذا الطاقة لتوليد نبضات / صدمات تزيل بعض الكتلة من النجم. حتى النجوم الأكثر ضخامة لها نبضة كبيرة واحدة (المستعرات الأعظمية الزوجية غير المستقرة) التي تفكك النجم بأكمله. الآن ماذا يحدث عندما ترتفع كتلة النجم أكثر من ذلك؟ لا يزال ينهار بسبب إنتاج الزوج ، ويشعل الأكسجين ، ويحاول فك ارتباطه بنفسه. لكن الانهيار أصبح عنيفًا للغاية الآن ، حيث يصبح اللب ساخنًا بدرجة كافية بحيث يمكن أن يحدث عدم تداخل الصورة. وفجأة ، فإن كل هذه الطاقة الناتجة عن احتراق الأكسجين لن تؤدي إلى فك ارتباط النجم بل تفكيك النوى. لم يعد هناك الآن ما يكفي من الطاقة المتبقية لفك ارتباط النجم وينهار.


سوبرنوفا

المستعرات الأعظمية هي أكثر الانفجارات نشاطا التي يمكن أن تحدث في الكون. يمكن أن تصل الطاقة المنبعثة في وقت قصير جدًا أثناء هذه الانفجارات بسهولة إلى مستويات تتوافق مع إجمالي الطاقة التي تشعها شمسنا طوال عمرها الافتراضي البالغ 10 مليارات سنة!

تلعب المستعرات الأعظمية دورًا مهمًا في إثراء الوسط النجمي بعناصر أثقل ، مثل الأكسجين والكربون والنيتروجين ، وهي عوامل أساسية لتكوين كواكب جديدة والحياة بشكل عام. علاوة على ذلك ، يمكن أن تؤدي موجات الصدمة الخاصة بهم إلى انهيار الغيوم الجزيئية ، مما يؤدي إلى تكوين أجيال جديدة من النجوم.

هناك أنواع مختلفة من المستعرات الأعظمية التي تختلف في الحدث الذي يتسبب في حدوث المستعر الأعظم. بشكل عام ، لا تحتوي جميع المستعرات الأعظمية من النوع الأول على خطوط هيدروجين في طيفها من المستعرات الأعظمية من النوع الثاني تحتوي على هذه الخطوط. ربما تكون الطريقة الأفضل للتمييز بين أنواع المستعرات الأعظمية هي التمييز بين المستعرات الأعظمية للانفجار النووي الجامح (النوع Ia فقط) والمستعرات الأعظمية الانهيار الأساسية (الأنواع II و Ib و Ic).

أصدر الاتحاد الفلكي الدولي قائمة بالمستعرات الأعظمية منذ عام 1885. وحتى المستعر الأعظم 2014L ، كان عدد وجزء الأنواع المختلفة من المستعرات الأعظمية على النحو التالي (حسب Sun.org):

نوع المستعر الأعظم عدد المستعرات الأعظمية نسبة مئوية
النوع I 51 0.9%
اكتب Ia 2912 53.2%
اكتب Ib 107 2.0%
اكتب Ib / c 72 1.3%
اكتب Ic 222 4.1%
النوع الثاني 2112 38.6%
ائتمان: المكتب المركزي IAU للبرقيات الفلكية


كشف موجات الجاذبية

تنبأت نظرية النسبية العامة لأينشتاين لأول مرة بوجود موجات الجاذبية ، والتي لاحظها العالم الشهير نفسه في عام 1916. على الرغم من أن أينشتاين شكك لاحقًا في وجود الموجات ، فقد كان لدينا دليل غير مباشر عليها منذ السبعينيات.

في عام 1974 ، قام علماء الفلك جو تايلور ورسل هولس بتتبع زوج من الجثث النجمية الدوارة تسمى النجوم النابضة. عندما يدور زوج النجوم النابضة حول بعضهما البعض ، يقتربان من بعضهما البعض ، مما يشير إلى أنهما ينفثان طاقة. أوضحت الحسابات أن فقدان الطاقة هذا جاء في شكل موجات الجاذبية - وهو اكتشاف فاز تايلور وهولس بجائزة نوبل في عام 1993.

حدث أول اكتشاف مباشر لموجات الجاذبية في 14 سبتمبر 2015 ، عندما اكتشف مرصد الموجات الثقالية بالليزر الأمريكي - المعروف أيضًا باسم LIGO - الدوي الذي أطلقه ثقبان أسودان متصادمان قبل 1.3 مليار سنة. أعلن العلماء رسميًا النجاح في فبراير 2016. في عام 2017 ، تم تكريم ثلاثة من العلماء المؤسسين لـ LIGO بجائزة نوبل في الفيزياء.

ابتداءً من سبعينيات القرن الماضي ، رسم الفيزيائيون بمن فيهم راينر فايس وكيب ثورن وباري باريش الفكرة التي أصبحت فيما بعد ليجو. يتكون المرصد من مرفقين: أحدهما في لويزيانا والآخر في ولاية واشنطن. تتكون كل منشأة على شكل حرف L من ذراعين يزيد طولهما عن ميلين ويلتقيان بزاوية قائمة.

من خلال ارتداد الليزر ذهابًا وإيابًا داخل كل ذراع ، يمكن للفيزيائيين قياس أطوالهم بدقة مذهلة للغاية ، سيكون مثل قياس المسافة بيننا وبين Alpha Centauri - أقرب نجم خارج نظامنا الشمسي - في نطاق عرض الشعرة. عندما تمر موجة الجاذبية عبر الأرض ، فإنها تمد أحد الذراعين قليلاً وتضغط على الأخرى. تغير هذه التغييرات في الطول الوقت الذي تستغرقه أشعة الليزر في الارتداد ذهابًا وإيابًا ، مما يؤدي بدوره إلى تغيير النمط الذي تصنعه الحزم عند التقاءها. من خلال تتبع أنماط التحول عبر الزمن ، يمكن للباحثين مشاهدة تموج موجة الجاذبية عبر المنشأة.

يحتوي LIGO على اثنين من المرافق بحيث يمكن لكلا الكاشفين محاولة تحديد نفس الحدث ، وبالتالي التحقق من عمل كل منهما. بالإضافة إلى ذلك ، يكشف الاختلاف الزمني بين كل اكتشاف عن الاتجاه الذي أتت منه موجات الجاذبية ، مما يساعد علماء الفلك الذين يأملون في تحديد المصدر في السماء.


الفيزياء الطنين

تحاكي قنديل البحر آذان الإنسان في الجاذبية الصغرى ، لكن لا يمكنها التكيف مع الجاذبية الأرضية بعد الحياة في الفضاء.

في أوائل 90 & # 8217 ، نقطة واحدة كان هناك 60،000 قنديل البحر تدور حول الأرض. على الرغم من أنها تبدو بداية رواية خيال علمي ، إلا أنها في الواقع بداية دراسة حول الجاذبية الصغرى ، بقيادة دورثي سبانجبيرجر من كلية إيستر فيرجينيا الطبية. على الرغم من أن قنديل البحر على عكس البشر في معظم النواحي له تشابه مهم: قنديل البحر لديه القدرة على الإحساس لأعلى ولأسفل ، لاستشعار اتجاه الجاذبية. يتكون قنديل البحر من بلورات كبريتات الكالسيوم في جيوب صغيرة تقع حول غطاء أو جرس الهلام. عندما يتغير اتجاهها بالنسبة للجاذبية ، تسقط بلورات الكبريتات هذه وتحفز الشعر مثل الأعصاب داخل الجيب على غرار الطريقة التي ستتدحرج بها كرة في وعاء عند إمالة الوعاء. هذه الآلية مماثلة لكيفية استشعار الأذن الداخلية للجاذبية. داخل أذنك الداخلية ، لديك العديد من أعضاء الأذن الحجرية ، وهي أعضاء مخصصة لاستشعار التسارع الخطي ، حيث تتناثر بلورات كربونات الكالسيوم ضد خلايا الشعر الحساسة وتمنحك إحساسًا بالتوازن. هذا هو السبب في أن عدوى الأذن السيئة يمكن أن تسبب لك الشعور بالدوار وفقدان إحساسك بالتوازن.

كان الهدف من مهمة SpaceLab Life Sciences هو اختبار كيفية تأثير الحياة في الجاذبية الصغرى على إحساس الجاذبية بالجيلي وإعطاء نظرة ثاقبة حول كيفية تأثيرها على إحساسنا بالجاذبية. في عام 1991 ، أطلقت وكالة ناسا أكثر من 2000 سلائل من سلائل قنديل البحر على مكوك الفضاء كولومبيا ، والتي تكاثرت وتكاثرت على مدار 9 أيام على متنها. تقدمت الأورام الحميدة إلى مرحلة الميدوزا ، وهي مرحلة الحياة حيث تطور الجرس على شكل مظلة واللوامس الطويلة. ثم استرجعت الدراسة الجيلي وقارنتها بالهلام الذي نشأ على الأرض من نفس العمر. ووجدوا أن قناديل البحر التي نشأت في بيئات مختلفة كانت متشابهة من الناحية الشكلية ولديها نفس عدد المجسات. يبدو أن مجموعتي قنديل البحر طورتا نفس مستقبلات الجاذبية. ومع ذلك ، فإن الجيلي الذي تم تربيته في الفضاء أظهر & # 8220 تشوهات نابضة & # 8221 والإيقاع الأثيري ورشاقة قنديل البحر أثناء انقباضها والسباحة تغيرت من خلال العيش في الفضاء. عرض قنديل البحر المرتفع في الفضاء & # 8220 نبض غير منسق ، وتشنجات بعدية ، وتشنجات ، وأذرع خارج التزامن أثناء النبض & # 8221. قد تشير هذه التشوهات في حركتهم إلى مستقبلات الجاذبية المشوهة.

هذا يعني أنه بالنسبة للبشر المولودين في الجاذبية الصغرى ، قد يكون التكيف مع الجاذبية الكاملة للأرض أمرًا صعبًا. البشر لديهم ميزة واحدة على قنديل البحر: الأدمغة. بعد إجراء تجارب خارج محطة الفضاء الدولية ، علمنا أن البشر يعانون بالفعل من عواقب الجاذبية الصغرى. يمكن محاربة فقدان كثافة العظام وضمور العضلات بأنظمة التمرين والعودة إلى طبيعتها بعد العودة إلى الأرض. ومع ذلك ، كشفت دراسة ناسا التوائم عن بعض النتائج المقلقة على المدى الطويل من السفر إلى الفضاء لفترات طويلة. لاحظت الدراسة بعض التدهور المعرفي المحدود ويبدو أن الجينات المتعلقة بالاستجابة المناعية وإصلاح الحمض النووي قد تغيرت بشكل دائم. يتم بذل المزيد من العمل للتخفيف من هذه المشكلات للتحضير لرحلات أطول إلى المريخ وما بعده.


الفيزياء الطنين

& # 8220 أهم سيارة منذ 100 عام. & # 8221 هكذا وصف جيمس ماي ، المشارك في استضافة معرض السيارات البريطاني Top Gear ، سيارة Honda Clarity أثناء قيادته التجريبية قبل عدة سنوات. & # 8220 هذا هو مستقبل السيارات. & # 8221

ما الذي يميز هذه السيارة التي بدت ثورية؟ إنه & # 8217s حقيقة أنه & # 8217s لا يعمل بمحرك أو بطارية & # 8212 ولكن بواسطة خلية وقود الهيدروجين. حظيت تكنولوجيا الهيدروجين بالكثير من التغطية مؤخرًا ، وأردت أن أعرف المزيد عن العلم الذي يقف وراءها ، فضلاً عن دورها في مستقبل الوقود.

الهيدروجين هو أخف عنصر في المرتبة الأولى في الجدول الدوري والأكثر وفرة في الكون. يحتوي تركيبه الكيميائي على بروتون واحد وإلكترون واحد فقط ، مما يجعله شديد التفاعل (قابل للاشتعال!) وبالتالي لا يوجد بحرية في الطبيعة. من أجل الحصول على الهيدروجين بمفرده ، يجب استخراجه من المركبات التي تحدث بشكل طبيعي. هناك عدة عمليات لإنتاج الهيدروجين: إصلاح غاز الميثان بالبخار والتغويز والتحليل الكهربائي.

إصلاح غاز الميثان بالبخار هي عملية تحفيز التفاعل بين البخار والميثان لإنتاج الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون (يُعرف إجمالاً باسم & # 8220syngas & # 8221). يتم إنتاج معظم الهيدروجين في العالم بهذه الطريقة ، باستخدام الغاز الطبيعي كمصدر أساسي للميثان.

تغويز هي عملية تحويل الكتلة الحيوية (المخلفات الزراعية ، بعض المحاصيل ، النفايات العضوية البلدية والحيوانية) أو المواد الكربونية (مثل الفحم) إلى غاز اصطناعي أيضًا. تعود هذه العملية إلى أكثر من قرنين من الزمان عندما تم استخدام الفحم والجفت لإنتاج غاز المدينة ، والذي أدى إلى تشغيل أول نظام إضاءة للشوارع العامة في لندن في عام 1807. وهناك تطبيق أكثر حداثة لتغويز الهيدروجين وهو صنع الأمونيا التي ، على الرغم من كونها مفيدة للعديد من منتجات التنظيف المنزلية والصيدلانية ، مصنفة على أنها مادة شديدة الخطورة في الولايات المتحدة.

البديل الأنظف التحليل الكهربائي، عملية إنتاج الهيدروجين باستخدام تيار كهربائي. داخل المحلل الكهربائي ، يتم تطبيق الجهد على الكاثود والأنود المغمور في الماء أو محلول قلوي سائل ، مما يؤدي إلى تفاعل يطلق الهيدروجين والأكسجين في صورتهما الغازية. ثم يتم جمع الهيدروجين وتخزينه في صهاريج عالية الضغط لاستخدامها في المستقبل.

غالبًا ما يتم تصنيف الهيدروجين باستخدام أربعة ألوان مختلفة & # 8212 بني ، رمادي ، أزرق ، أخضر & # 8212 لوصف المصدر والعملية التي تم إنتاجه منها. يتم الحصول على الهيدروجين البني من تغويز الفحم وهو أكثر الطرق تلوثًا. يأتي الهيدروجين الرمادي من الغاز الطبيعي وإصلاح الميثان بالبخار. يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق أيضًا من إصلاح الميثان بالبخار ولكنه يتضمن تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) ، وبالتالي تقليل تأثيره البيئي السلبي. أخيرًا ، يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر بالكامل من مصادر متجددة (مثل الرياح والطاقة الشمسية) لتشغيل عملية التحليل الكهربائي.

الهيدروجين كمصدر للوقود

يعتبر الهيدروجين مصدر وقود بديل منذ قانون سياسة الطاقة لعام 1992 ، والذي تم تأليفه بهدف تقليل اعتماد الولايات المتحدة & # 8217 على البترول من خلال تشجيع النشر الطوعي للوقود البديل.

بمجرد إنتاجه ، كيف يمكن تحويل الهيدروجين إلى وقود؟ الهيدروجين هو ناقل للطاقة ، وليس مصدرًا للطاقة بحد ذاته ، لذا يجب تحويله إلى طاقة من خلال مجموعة خلايا وقود. داخل خلية الوقود ، يتم تغذية الهواء إلى الكاثود ويتم تغذية القطب الموجب بالهيدروجين. محفز يفصل بين بروتونات الهيدروجين والإلكترونات ، تاركًا الإلكترونات تتدفق على طول مسار مختلف لتوليد الكهرباء التي تمد السيارة بالطاقة. عندما تتحد ، فإنها تشكل الماء (H2O) والحرارة ، وهما المنتجان الثانوي الوحيدان.

إحدى القضايا الرئيسية المتعلقة بتوافر وقود الهيدروجين هي نقص البنية التحتية. اعتبارًا من عام 2020 ، كان هناك ما يزيد قليلاً عن أربعين محطة عامة لتزويد الوقود بالهيدروجين في الولايات المتحدة ، وتقع جميعها باستثناء واحدة في كاليفورنيا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب حفظ الهيدروجين في خزانات عالية الضغط ، لذا فإن تخزينه ونقله مكلف نسبيًا مقارنة بمصادر الوقود الأخرى. وفقًا لتقرير إدارة معلومات الطاقة الأمريكية & # 8217s السنوي لتوقعات الطاقة لعام 2021 ، فإن التكلفة الرأسمالية لخلايا الوقود تزيد عن ستة أضعاف تكلفة تخزين البطاريات وعلى قدم المساواة مع الطاقة النووية عند مقارنتها وفقًا لتقديرات التكلفة الموحدة للطاقة (LCOE).

على الرغم من أن السيارات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين تتطلب وقتًا أقل للتزود بالوقود (حوالي 5 دقائق في المضخة مقابل 45 دقيقة للشحن) ، فإن عدد السيارات التي تعمل بالبطاريات يتجاوز بكثير عدد سيارات الهيدروجين على الطريق. فقط تويوتا وهوندا وهيونداي تنتج حتى الآن سيارات تعمل بخلايا وقود الهيدروجين. ومع ذلك ، هناك جهود إضافية لتصميم واستخدام شاحنات خلايا وقود الهيدروجين والحافلات وقطارات الترام في العديد من مصنعي السيارات والشركات الكبيرة الأخرى.

متى يمكننا جميعًا ضخ الهيدروجين في سياراتنا بدلاً من البنزين؟ لسوء الحظ ، لا يزال المستقبل الذي تنبأ به جيمس ماي يبدو بعيد المنال.

قد لا يبدو مستقبل سيارات خلايا وقود الهيدروجين على نطاق واسع مشرقًا للغاية ، لكن الهيدروجين مهم لعدد لا يحصى من التطبيقات الأخرى. بصرف النظر عن السيارات ، تُستخدم خلايا وقود الهيدروجين في مراكز البيانات واسعة النطاق كنسخة احتياطية محتملة في حالة فقد الكهرباء واستنزاف البطاريات. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الهيدروجين السائل لتزويد المركبات الفضائية التابعة لناسا بالوقود ، ويتم تشغيل الأنظمة الكهربائية الموجودة على متن الطائرة بواسطة خلايا وقود الهيدروجين.

سيتطلب الوصول إلى صافي انبعاثات الكربون الصفرية بحلول عام 2050 مجموعة معقدة من حلول الطاقة النظيفة. قام الدكتور آرون ماجومدار & # 8212 أستاذ الهندسة الميكانيكية وعلوم المواد في جامعة ستانفورد ووكيل وزارة الطاقة السابق & # 8212 مؤخرًا بتلخيص هذا بإيجاز على بودكاست كولومبيا إنيرجي إكستشينج: & # 8220 حجم المشكلة وإلحاحها هو أننا لا يمكن أن يكون لها إما حلول أو. نقع في طغيان & # 8216 أو & # 8217 ، ونحتاج إلى انسجام & # 8216 و & # 8217. نحن بحاجة و. & # 8221

على الرغم من القيود الحالية ، ستظل تكنولوجيا الهيدروجين خيارًا مهمًا في مستقبلنا ، مشهد الطاقة الأكثر اخضرارًا ، لأنه عندما يتعلق الأمر بمكافحة تغير المناخ ، لا يوجد أي منهما.


الفيزياء الطنين

في سانت فنسنت تم إجلاء 16000 شخص من منازلهم في غضون ذلك تجمع المئات لمشاهدة التصدعات في أيسلندا. الثوران البركاني في سانت فنسنت هو ما يسميه علماء البراكين السلوك المتفجر. يتم إنتاج عمود الرماد الذي يرتفع 20000 قدم عن طريق التفتت النشط للصهارة بسبب ضغوط الغاز. مع ارتفاع الصهارة ، فإن الغاز الذي تم إذابته في الصهارة & # 8212 مثل ثاني أكسيد الكربون في الصودا & # 8212 يشكل فقاعات ، وفي النهاية مع زيادة الضغط يتسبب في تفتيت الصهارة إلى شظايا من الزجاج. ومع ذلك ، في أيسلندا ، تتناثر هذه الحمم البركانية الموجودة على السطح من الفتحة لتشكل مخروطًا وتتدفق في تدفقات الحمم البركانية وتبرد إلى صخرة سوداء كثيفة تسمى البازلت. يسمى هذا النمط من الاندفاع بالانسياب.كانت هذه الحمم قادرة على الوصول إلى السطح دون تفتيت جزئيًا بسبب انخفاض محتوى الغاز ولكن أيضًا بسبب حقيقة أن الحمم البركانية أقل لزوجة بشكل ملحوظ من الصهارة التي تنفجر حاليًا في سانت فنسنت. اللزوجة هي مقياس لمدى سهولة تشوه السوائل ، على سبيل المثال ، العسل أكثر لزوجة من الماء. الحمم المتدفقة في وادي Geldingadalir أكثر لزوجة بشكل ملحوظ من الماء ، حوالي 10،000 إلى 100،0000 مرة أكثر.

الصهارة التي تم تجزئتها في الانفجار في سانت فنسنت أكثر لزوجة ، ومن المحتمل أن تكون أكثر لزوجة وثباتًا بمقدار 10 أضعاف من البازلت. كلما زادت لزوجة الصهارة ، يمكن أن يتراكم ضغط الغاز أكثر قبل أن ينفجر ويزيد الانفجار. تتأثر لزوجة الصهارة بتكوينها ومحتواها المائي ودرجة الحرارة. بشكل عام ، يؤدي ارتفاع السيليكا والمياه الذائبة المرتفعة وانخفاض درجات الحرارة إلى زيادة لزوجة الصهارة. تنتج الانفجارات البركانية رمادًا بركانيًا شديد الخطورة للتنفس ويمكن أن يسد محركات الطائرات. يرتبط هذا السلوك أيضًا بتدفقات الحمم البركانية ، وهي أخطر الظواهر البركانية. تسببت التدفقات البيروكلاستيكية من لا سوفريير في مقتل 1565 شخصًا في عام 1902 معظمهم من سكان الكاريبي الأصليين. حتى كتابة هذا المقال ، لم تكن هناك حالات لتدفقات الحمم البركانية ولكن هذه المخاطر أدت إلى نزوح الآلاف من منازلهم.

ومع ذلك ، بدأ الثوران في سانت فنسنت بمرحلة انسيابية تتكون من قبة الحمم البركانية التي تبدو وكأنها كومة من الحمم البركانية المفكوكة تنبثق ببطء من فتحة. تعتبر الحمم البركانية أكثر لزوجة ، لذا فهي لا تشكل تدفقات من الحمم البركانية أو تنتشر بعيدًا عن الحدث. تحول الثوران البركاني من الانسكاب إلى الانفجار في صباح يوم الجمعة 9 أبريل. لا يزال سبب هذا التحول غير معروف جيدًا وهو محط تركيز في مجال علم البراكين ، لكن العلماء يفكرون في الظروف في القناة التي تجلب الصهارة إلى السطح وتغير الطريقة يعبر. معدلات الصعود السريع مقابل البطيء عبر القشرة ، وكمية الغاز في الصهارة ، وحتى هندسة البركان تلعب دورًا. يعد فهم كيفية اندلاع البراكين بشكل سريع أو متفجر تحديًا كبيرًا لعلماء البراكين ، والأهم من ذلك.


قوانين الحفظ في التفاعلات النووية

في تحليل التفاعلات النووية ، نطبق العديد من قوانين الحفظ. التفاعلات النووية تخضع للكلاسيكية قوانين الحفاظ على الشحن ، والزخم ، والزخم الزاوي ، والطاقة(بما في ذلك طاقات الراحة). قوانين الحفظ الإضافية ، التي لم تتوقعها الفيزياء الكلاسيكية ، هي:

في فيزياء الجسيمات، ال رقم ليبتون يستخدم للإشارة إلى الجسيمات التي هي لبتونات وأيها ليست كذلك. كل ليبتون لديه عدد ليبتون من 1 وكل أنتيليبتون لديه عدد ليبتون من -1. الجسيمات الأخرى غير اللبتونية لها عدد ليبتون 0. رقم ليبتون هو أ عدد الكم المحفوظ في جميع تفاعلات الجسيمات. سمح عدم تناسق طفيف في قوانين الفيزياء بتكوين اللبتونات في الانفجار العظيم.

حفظ رقم ليبتون يعني أنه كلما تم إنشاء أو تدمير لبتون من جيل معين في تفاعل ، فإن مضادًا مضادًا للعقار من نفس الجيل يجب إنشاؤها أو تدميرها. يجب إضافة ذلك ، هناك متطلب منفصل لكل جيل من الأجيال الثلاثة من اللبتونات ، الإلكترون والميون والتاو والنيوترينوات المرتبطة بها.

تأمل في اضمحلال النيوترون. رد الفعل ينطوي فقط الجيل الأول من اللبتونات: الإلكترونات والنيوترينوات:

نظرًا لأن عدد ليبتون يجب أن يكون مساويًا للصفر على كلا الجانبين ، فقد وجد أن التفاعل عبارة عن تحلل ثلاثي الجسيمات (تنبعث الإلكترونات فيها تسوس بيتا مستمر بدلا من طيف منفصل) ، يجب أن يكون الجسيم الثالث مضاد نيترينو إلكتروني.

أينف هو عدد الكواركات ، ونف هو عدد الكواركات المضادة.

ال رقم الباريون هو رقم كمي محفوظ في جميع تفاعلات الجسيمات.

ال قانون حفظ رقم الباريون ينص علي:

مجموع عدد الباريونات لجميع الجسيمات الواردة هو نفس مجموع أرقام الباريونات لجميع الجسيمات الناتجة عن التفاعل.

على سبيل المثال ، لم يتم ملاحظة رد الفعل التالي:

حتى لو كان البروتون الوارد لديه طاقة وشحنة كافية ، يتم الحفاظ على الطاقة وما إلى ذلك. لا يحافظ هذا التفاعل على رقم الباريون لأن الجانب الأيسر به B = + 2 ، والجانب الأيمن به B = + 1.

من ناحية أخرى ، فإن التفاعل التالي (إنتاج زوج البروتون والبروتون المضاد) يحافظ على B ويحدث إذا كان للبروتون الوارد طاقة كافية (طاقة العتبة = 5.6 GeV):

كما هو موضح ، B = +2 على كلا طرفي هذه المعادلة.

من هذه التفاعلات وغيرها ، تم إنشاء الحفاظ على رقم الباريون كمبدأ أساسي للفيزياء.

يوفر هذا المبدأ أساسًا لـ استقرار البروتون. نظرًا لأن البروتون هو أخف جسيم بين جميع الباريونات ، فإن المنتجات الافتراضية لانحلاله يجب أن تكون غير باريونات. وبالتالي ، فإن الانحلال ينتهك الحفاظ على رقم الباريون. يجب إضافة بعض النظريات التي اقترحت أن البروتونات في الواقع غير مستقرة مع عمر نصف طويل جدًا (

10 - 30 سنة) وأنها تتحلل إلى لبتونات. لا يوجد حاليًا أي دليل تجريبي على حدوث تحلل البروتون.

يجب إضافته ، لكي يحدث إنتاج زوج الإلكترون والبوزيترون ، يجب أن تكون الطاقة الكهرومغناطيسية للفوتون أعلى طاقة عتبة، وهو ما يعادل الكتلة الباقية لإلكترونين. طاقة العتبة (إجمالي كتلة السكون للجسيمات المنتجة) لإنتاج زوج الإلكترون والبوزيترون تساوي 1.02 ميغا إلكترون فولت (2 × 0.511 ميغا إلكترونياً) لأن الكتلة المتبقية لإلكترون واحد تعادل 0.511 ميغا إلكترون فولت من الطاقة. إذا كانت طاقة الفوتون الأصلي أكبر من 1.02MeV ، فإن أي طاقة أعلى من 1.02MeV تكون وفقًا لقانون الحفظ المنقسم بين الطاقة الحركية لحركة الجسيمين. حضور ال مجال كهربائي لذرة ثقيلة مثل الرصاص أو اليورانيوم ضروري من أجل تلبية الحفاظ على الزخم والطاقة. من أجل تلبية كل من الحفاظ على الزخم والطاقة ، يجب أن تتلقى النواة الذرية بعض الزخم. لذلك ينتج زوج الفوتون في الفضاء الحر لا يمكن أن يحدث.

يتم الامتثال لبعض هذه القوانين في جميع الظروف ، والبعض الآخر لا. لقد قبلنا الحفاظ على الطاقة والزخم. في جميع الأمثلة المقدمة ، نفترض أنه يتم حفظ عدد البروتونات وعدد النيوترونات بشكل منفصل. سنجد الظروف والظروف التي تكون فيها هذه القاعدة غير صحيحة. عندما نفكر في التفاعلات النووية غير النسبية ، فهذا صحيح أساسًا. ومع ذلك ، عندما نفكر في الطاقات النووية النسبية أو تلك التي تنطوي على تفاعلات ضعيفة ، سنجد أنه يجب توسيع هذه المبادئ.

نشأت بعض مبادئ الحفظ من الاعتبارات النظرية ، والبعض الآخر مجرد علاقات تجريبية. على الرغم من ذلك ، فإن أي رد فعل غير محظور صراحة من قبل قوانين الحفظ سيحدث بشكل عام ، ربما بمعدل بطيء. يعتمد هذا التوقع على ميكانيكا الكم. ما لم يكن الحاجز بين الحالة الأولية والنهائية مرتفعًا بشكل غير محدود ، فهناك دائمًا احتمال غير صفري أن النظام سوف يقوم بالانتقال بينهما.

لأغراض تحليل ردود الفعل غير النسبية ، يكفي ملاحظة أربعة من القوانين الأساسية التي تحكم ردود الفعل هذه.

  1. حفظ النيوكليونات. العدد الإجمالي للنكليونات قبل وبعد التفاعل هو نفسه.
  2. حفظ الشحنة. مجموع الشحنات على جميع الجسيمات قبل وبعد التفاعل هو نفسه
  3. الحفاظ على الزخم. الزخم الكلي للجسيمات المتفاعلة قبل وبعد التفاعل هو نفسه.
  4. الحفاظ على الطاقة. يتم حفظ الطاقة ، بما في ذلك طاقة كتلة الراحة ، في التفاعلات النووية.

المرجع: لامارش ، جون ر. مقدمة في الهندسة النووية ، الطبعة الثانية.

تصادم نووي مرن

نيوترون (ن) من الكتلة 1.01 ش السفر بسرعة 3.60 × 10 4 م / ث يتفاعل مع أ الكربون (ج) نواة (مج = 12.00 ش) في البداية في حالة راحة في تصادم مرن وجها لوجه.

ما هي سرعات نواة النيوترون والكربون بعد الاصطدام؟

هذا تصادم مرن وجها لوجه من كائنين مع الجماهير غير المتكافئة. علينا استخدام قوانين حفظ الزخم والطاقة الحركية ، وتطبيقها على نظامنا المكون من جسيمين.

يمكننا حل نظام المعادلة هذا أو يمكننا استخدام المعادلة المشتقة في القسم السابق. تنص هذه المعادلة على أن السرعة النسبية لكائنين بعد الاصطدام لها نفس المقدار (لكن الاتجاه المعاكس) كما كانت قبل الاصطدام ، بغض النظر عن الكتل.

تخبرنا علامة الطرح لـ v 'أن نثر النيوترونات مرة أخرى من نواة الكربون ، لأن نواة الكربون أثقل بشكل ملحوظ. من ناحية أخرى سرعته أقل من سرعته الأولية. تُعرف هذه العملية باسم الاعتدال النيوتروني وهو يعتمد بشكل كبير على كتلة نوى الوسيط.


الفيزياء الطنين

تعود الكاميرات إلى القرنين التاسع عشر والعشرين كما كانت مطبعة غوتنبرغ حتى القرن الخامس عشر. لقد أحدث كلاهما ثورة كاملة في كيفية نقل المعلومات. استحوذت الكاميرات على كل شيء من ساحات القتال في الحرب الأهلية إلى أول هبوط على سطح القمر في منازلنا وأكثر من ذلك. لم تكن الكاميرات الأولى منذ أكثر من 180 عامًا أكثر من صناديق خشبية مع رفرف للسماح بدخول الضوء ، ولكن يمكن للكاميرات اليوم التقاط الصور على فيلم أو رقميًا ، أو صورًا ثابتة أو متحركة ، مجهرية أو بين النجوم ، بأي طول موجي للضوء تقريبًا. ومع ذلك ، تعمل جميع الكاميرات تقريبًا باستخدام نفس المبادئ الأساسية التي استخدموها منذ اختراعها. تشترك جميع الكاميرات تقريبًا في العديد من المكونات المتشابهة ، مثل العدسة والمصراع وسطح التسجيل ، وتستخدم هذه الأجزاء جنبًا إلى جنب مع فيزياء البصريات لالتقاط صورة.

عندما توجه الكاميرا إلى صديق في إجازة أو منظر طبيعي مذهل ، ستجمع العدسة الضوء المنعكس عن الموضوع. العدسة ليست أكثر من قطعة زجاج مصقولة بدقة تعمل على ثني الضوء بحيث تتقارب جميعها في نقطة بؤرية واحدة. ينتقل الضوء بشكل أبطأ عبر الزجاج (أو أي وسيط تصنع منه العدسة ، وأحيانًا من البلاستيك) ، لذلك عندما يصطدم أحد جوانب شعاع الضوء بالعدسة ، يتباطأ جزء منه وينحني الشعاع. فكر في الأمر مثل السيارة. إذا كانت العجلات الموجودة على أحد جانبي السيارة تدور بشكل أبطأ من الجانب الآخر ، فإن السيارة تستدير نحو العجلات الأبطأ. عندما ينتقل أحد جانبي شعاع الضوء أسرع من الآخر ، ينحني الضوء باتجاه الجانب الأبطأ.

يتم التقاط الصورة على سطح التسجيل حيث تتلاقى أشعة الضوء عند النقطة المحورية. عادة ما يكون سطح التسجيل عبارة عن فيلم مغطى ببلورات هاليد الفضة الحساسة للضوء ، أو في كاميرا رقمية ، جهاز مقترن بالشحن. إذا لم يكن الفيلم صحيحًا في النقطة المحورية ، فستظهر الصورة خارج نطاق التركيز وضبابية.

ستقوم العدسة في الواقع بقلب صورة الكائن على الفيلم. نظرًا لزاوية اصطدام الضوء بالزجاج ، فإن أشعة الجسم التي تصطدم بحافة العدسة تنحني بشكل أكثر حدة من الضوء الذي يسقط حول المركز. ثم يتقارب الضوء على الفيلم على الجانب البعيد من حيث بدأ. مكان سقوط النقطة المحورية هو خاصية لانحناء العدسة ومدى بعد الكائن. عندما تقوم بتحريف التركيز على الكاميرا ، فإنها تحرك العدسة والنقطة البؤرية أقرب أو بعيدًا عن الفيلم حتى تتمكن من التركيز على الأشياء على مسافات مختلفة.


لا شيء يفلت من الثقب الأسود ، والآن لدى علماء الفلك دليل (ملخص)

هل آفاق الحدث حقيقية؟ مع البيانات المأخوذة من حوالي اثني عشر مرصدًا في وقت سابق من هذا العام ، في نفس الوقت ، يستعد Event Horizon Telescope لتجميع أول صورة مباشرة على الإطلاق للثقب الأسود في مركز مجرتنا Sagittarius A *. إذا كانت آفاق الحدث حقيقية ، فيجب أن تكون هذه البيانات قادرة على إنشاء أول صورة لها على الإطلاق ، مما يثبت أنه لا شيء يهرب من داخل الثقب الأسود بمجرد ابتلاعك.

خمس عمليات محاكاة مختلفة في النسبية العامة ، باستخدام نموذج مغناطيسي هيدروديناميكي لقرص تراكم الثقب الأسود ، وكيف ستبدو إشارة الراديو نتيجة لذلك. لاحظ التوقيع الواضح لأفق الحدث في جميع النتائج المتوقعة. رصيد الصورة: محاكاة GRMHD لتغير اتساع الرؤية لصور Event Horizon Telescope لـ Sgr A * ، L. Medeiros et al. ، arXiv: 1601.06799.

لكن لماذا الانتظار؟ من خلال تقنية ذكية للغاية ، استخدم فريق من علماء الفلك بيانات من تلسكوب Pan-STARRS لاختبار البديل: أنه سيكون هناك سطح خارجي صلب للمكان المفترض أن يكون فيه أفق الحدث. إذا كان الأمر كذلك ، فإن النجوم التي تصطدم بهذه الأسطح الصلبة ستخلق إشارة عابرة في المرئية والأشعة تحت الحمراء ، وهو بالضبط ما تتأثر به Pan-STARRS.

إذا كان هناك سطح صلب ، بدلاً من أفق الحدث ، حول جسم فائق الكتلة ، فيجب أن يؤدي التصادم إلى انفجار مضيء يجب على التلسكوبات مثل Pan-STARRS إدراكه بسهولة. رصيد الصورة: Mark A. Garlick.

المزيد من هذا القبيل

"لا شيء يفلت من الثقب الأسود ، والآن لدى علماء الفلك الدليل"

10 فبراير 2016 هل سيحدث أكبر مصادم فائق في العالم ثقبًا أسود؟

دون لينكولن هو عالم كبير في Fermilab التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، وهو أكبر مؤسسة أبحاث لمصادم الهادرونات الكبير في الولايات المتحدة. يكتب أيضًا عن العلوم للجمهور ، بما في ذلك كتابه الأخير "مصادم الهادرون الكبير: القصة الاستثنائية لبوزون هيجز والأشياء الأخرى التي ستفجر عقلك" (مطبعة جامعة جونز هوبكنز ، 2014).

"ومع ذلك ، لم يتم رؤية أي توقيع على الإطلاق".

قد يكون أيضًا دليلًا على عدم وجود الثقوب السوداء.

@ Paul Dekous # 3: للأسف ، لقد فهمت الأمر بشكل معكوس تمامًا. إذا كانت الثقوب السوداء "غير موجودة" (على سبيل المثال ، إذا كان هناك جسم مضغوط بسيط آخر ، مثل نجم نيوتروني فائق المخادع ، والذي يمكن أن يوفر كتلة الجاذبية اللازمة في مساحة صغيرة) ، فيجب أن يكون هناك دليل على وجود سطح الانبعاث من مثل هذا الجسم المضغوط.

إن الافتقار إلى السطح ، إلى جانب الوجود الواضح لكتلة الجاذبية ، هو دليل على الثقوب السوداء كما هو موصوف في النسبية العامة ، وليس العكس.

إيثان ، 20 مايو: "أحد أكثر الأشياء المحيرة بشأن الثقوب السوداء هو أنك إذا انتظرت طويلاً بما يكفي ، فسوف تتبخر تمامًا."

إيثان ، 31 مايو: "لا شيء ينجو من الثقب الأسود ، والآن لدى علماء الفلك دليل"

ما مدى سرعة العلم وفقًا لإيثان يتغير هنا في SWAB!

ما مدى سرعة العلم وفقًا لإيثان يتغير هنا في SWAB!

أرى أنك ما زلت لم تبذل أي جهد في محاولة اكتشاف إشعاع هوكينغ.

هل تعرف ظاهرة النفق الكمي؟

أو قراءة ما وراء العنوان؟

لم أتوصل أبدًا إلى فكرة أن الثقوب السوداء قد يكون لها سطح صلب من قبل. كيف سيعمل هذا؟

يوحنا،
أنا على دراية بالنفق الطبيعي كما في النجوم وأمثلة أخرى كما هو مغطى في ويكيبيديا.

هنا اقتباس من AZO Quantum عليه:
"إذا كان الحاجز رقيقًا بدرجة كافية ، فقد يكون السعة غير صفرية على الجانب الآخر ، لذلك هناك احتمال محدود أن بعض الجسيمات سوف تمر عبر الحاجز."

هذه الأمثلة ليس لها أي صلة على الإطلاق بالسؤال المطروح: "هل تستطيع الكتلة الهروب من داخل الثقب الأسود؟" الجاذبية هي قانون طبيعي (وليست مجرد نظرية) ولا تسمح * لأي شيء * بالهروب من bh بمجرد امتصاصه.

إذا كان الحاجز رقيقًا بدرجة كافية ، فقد يكون السعة غير صفرية على الجانب الآخر ، لذلك هناك احتمال محدود أن بعض الجسيمات ستنفق عبر الحاجز. "

هذه الأمثلة ليس لها أي صلة على الإطلاق بالمسألة المطروحة

فقط توقف عن الحفر ، من فضلك. في كل مرة تقتبس فيها شيئًا مؤخرًا ، فإنك تفهمه بشكل خاطئ. "الحاجز" المستخدم بهذه الطريقة يعني وجود قوى أو تفاعلات تتطلب ومدخلات من الطاقة للتغلب عليها. يطلق عليه "الحاجز" لأن الفيزيائيين والكيميائيين غالبًا ما يرسمون الرسوم البيانية حيث يرسمون الطاقة المطلوبة على المحور y وينسق التفاعل على x ، وفي مثل هذا الرسم البياني تبدو الطاقة المطلوبة مثل حدبة كبيرة بين مكانك وأين أنت تريد الحصول عليه. هذا شيء يجب أن يفهمه أي شخص لديه فهم مبتدئ للكيمياء 101 أو الفيزياء 101.

انتظر معي قليلا من فضلك.

هل أنت مرتاح لمفهوم تكافؤ المادة / الطاقة؟

يوحنا.
لا فرق على الإطلاق فيما أشعر بالراحة معه.
لقد نجحت "E = MC squared" بشكل جيد للقنبلة A ، بالتأكيد. هل هناك نقطة لسؤالك؟

على الرغم من اتفاق إيثان معي ، إلا أن رده على تعليقي "غير الواضح" تركني غير راضٍ. أثناء تصفح التفسيرات الأخرى لإشعاع هوكينغ ، قرأت عن النفق الكمي كوصف واحد لهذه العملية غير البديهية.

حسنًا ، إذا قبلت تكافؤ المادة / الطاقة ، وإذا قبلت أن بوزون مثل الفوتون لديه بعض احتمالية المرور عبر "حاجز" ، فعندئذ إذا تشكل زوج جسيم - جسيم مضاد من الفراغ ، كما يفترض أن يفعلوا ، يمكن للمرء أن يحفر نفقًا خارج أفق الحدث ، بينما يبقى الآخر داخله. نظرًا لأن الفوتون الناشئ لديه بعض الطاقة ، مع مراعاة تكافؤ المادة / الطاقة ، فإن هذا سيوفر عملية يمكن من خلالها أن يفقد BH الكتلة ، وإن كان ذلك ببطء.

اعتقدت أنك قد تجد هذا النموذج أقل جاذبية من غيره.

Naked Bunny # 9: إنها ليست ثقوبًا سوداء ، إنها بعض البدائل الأخرى غير الثقوب السوداء التي تم طرحها إما من قبل منظرين حقيقيين أو من قبل مقذوفين خائفين من الرياضيات المتقدمة.

كما قلت لـ M. Dekous ، يمكن لبعض النظريات البديلة عن الجاذبية أو فيزياء الجسيمات أن يكون لها "نجم نيوتروني فائق المخادع" ، وكان هذا مجرد جسم مضغوط عادي (أي كرة من الأشياء). يمكن أن تكون كثيفة بدرجة كافية لدرجة أن جاذبية السطح كانت a-a-a-lest ولكن ليست تمامًا مثل ثقب أسود عادي مماثل ، ولكن سيكون لها سطح مادي حقيقي. في هذه الحالة ، ستنتج الأشياء التي تسقط عليها طيفًا مميزًا ، وستكون هناك الأشعة تحت الحمراء للجسم الأسود قادمة من كتلة الجسم.

الهدف من دراسة PanSTARRS التي كتب عنها إيثان هو أننا نعرف حجم SMBH الكبير (بسبب علاقة الكتلة / المحيط) ، ونعرف كثافة النجوم في نوى المجرة. ضع هذين معًا ويمكنك حساب المعدل المتوقع لتصادم النجوم مع SMBH (فقط من الهندسة البسيطة) ، والذي لا يقل عن 10 خلال فترة دراسة PanSTARRS. لم يرَ PanSTARRS أيًا من مؤشرات تناثر النجوم على الأسطح ، مما يسمح لهم باستبعاد هذه الفرضية (P (x & lt = 0 for mu = 10) = 4.5e-5).

"جسم مضغوط بسيط آخر ... يمكنه توفير كتلة الجاذبية اللازمة في مساحة صغيرة"

من يقول أن هناك حاجة إلى مثل هذا الشيء؟

إذا كانت المجرة تشبه مدرسة الأسماك التي تسبح حولها في حلقات ، لتحريك SpaceTime ، فإن الاحتكاك والضغط هو الأكثر شدة في وسط تلك الدوامة ، فالمسافة بين الجانب العلوي تسير في الاتجاه المعاكس للجانب السفلي هو الاصغر.

لذلك ليس من الضروري أن تأتي القوة من المركز ولكنها عبارة عن تراكم من كل الحركة المحيطة.

SpaceTime يتم ضغطه من الخارج ، ولا يوجد جسم ضخم يسحب من الداخل ، يهدأ في عين العاصفة.

إذا كان كوكب ما يطير في اتجاه منطقة كهذه فإنه يمكن أن يتدحرج حوله وينحرف ، وربما يتدحرج إلى الأعلى بعيدًا ، مثل كيفية دوران الأوراق في زوبعة.

"إذا كان المجرة مثل مدرسة الأسماك."

التحقق من الواقع. المجرات ليست مثل مجموعات الأسماك وكل ما تكتبه هو هراء ..

مثل التشبيه أم لا ، فإن الذرات لا تتحرك فقط بشكل سلبي عبر الفضاء ، لذلك تأتي السمكة بكل تقلصات عضلاتها أقرب إلى الذرة مما لنفترض أنه صخرة أو كرة سلبية.

بالطبع هو "جسيم نقطي" ولكن مع بعض الخصائص العادية الإضافية عندما نقوم بالتكبير. تذكر كمية "كوارك البحر" التي تزيد كلما أصبحت البروتونات أكثر نشاطًا ، مثل الأسماك التي تنتج المزيد من الدوامات كلما زادت سرعة السباحة.

على أي حال ، فإن النقطة هي أن لديهم قوة دافعة داخلية وتسحب طاقتها من ...

راجع للشغل إذا كنت ترغب في أي وقت مضى في دمج GR مع QM ، فأنت بحاجة إلى إلقاء نظرة أعمق على ما يحدث ، والتساؤل عن سبب كون البروتون شيء "تشنج".

". أتساءل لماذا البروتون هو شيء" تشنج ".

يجب أن يكون سبب كل طعام الأسماك.

"إذا كان المجرة مثل مدرسة الأسماك…. "

تحقق من الواقع ... المجرات ليست مثل مجموعات الأسماك وكل شيء آخر تكتبه هو هراء .. "
.
قدر ، لقاء غلاية.
والجاذبية ليست عبارة عن صفائح مطاطية ثنائية الأبعاد سخيفة ، لكنك تشترك في هذا التشبيه في كل مرة تتحدث فيها عن الزمكان وتومئ برأسك جنبًا إلى جنب مع إيثان. فيما يتعلق بالرياضيات الصعبة التي يخجل منها "القذفون" (كلمات مايكل) ، اشرح كيف أن النموذج الرياضي غير الخطي الذي لا يمكنه استيعاب أكثر من كتلة هو وصف لكيفية عمل الجاذبية؟ كم عدد الكتل التي تعتقد أنه يمكنك وضعها في نفس المكان والزمان؟ هل تعرف حلًا صالحًا رياضيًا لتمثيل أكثر من كتلة في نفس المكان والزمان؟ إذا فعلت ذلك ، فستكون الأول.

John، # 14: ". إذا قبلت أن البوزون مثل الفوتون لديه بعض الاحتمالات في أن يمر عبر" حاجز ".

كما أفهمها ، يحدث نفق الفوتون في النجوم ، لكن النجم ليس ثقبًا أسود. التي لا يهرب منها أي كتلة أو ضوء.

". ثم إذا تشكل زوج جسيم-جسيم مضاد من الفراغ ، كما يفترض أن يفعلوا ، يمكن للمرء أن يحفر نفقًا خارج أفق الحدث ، بينما سيبقى الآخر داخله."

". تشكلت من الفراغ" هراء. لا "تتشكل" الأشياء بطريقة سحرية من العدم (فراغ) إلا في أذهان أصحاب النظريات الكمومية. مهما حدث خارج أفق الحدث ، فلا شيء يهرب من الداخل.

BS لا يزال bs حتى لو كان يرتدي ملابس نظرية خيالية ومظاهر سحرية.

صرخ إلى MM، CFT للترفيه اليوم. إنني أتطلع إلى الرعونة الحتمية التي سيأتي بها الغد. استمر في ذلك.

"... يحدث نفق الفوتون في النجوم ..."
يحدث النفق الكمي في النجوم ، ولكن ليس فقط في النجوم. المجهر الإلكتروني الماسح هو مثال غير فيزيائي فلكي للنفق الكمي ، كما هو الحال في برمجة البوابات العائمة لذاكرة فلاش.

"... المتكونة من الفراغ" هراء ".
ربما تكون على دراية بفوتون (طاقة عالية [Mev]) لإنتاج زوج الإلكترون والبوزيترون. في ميكانيكا الكم ، يسمح مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ للطاقة بالتحلل (لفترة وجيزة جدًا) إلى جسيمات وجسيمات مضادة ، ثم تفنى مرة أخرى إلى الطاقة دون انتهاك قوانين الحفظ.

"مهما حدث خارج أفق الحدث ، فلا شيء يهرب من الداخل."
النفق الكمي هو سمة عامة في ميكانيكا الكم ، حيث الجسيم - الفوتون في مثالي - يخترق الأنفاق عبر حاجز (حاجز محتمل) تقول الميكانيكا الكلاسيكية إنه لا يمكن التغلب عليه. سيكون الحاجز في مثالي هو الطاقة اللازمة لعبور أفق الحدث.

"BS لا يزال مبتدئًا حتى لو كان يرتدي ملابس نظرية خيالية ومظاهر سحرية."
صحيح ، لكن العناصر قيد المناقشة - النفق الكمي والإنتاج الثنائي - هي ظواهر فيزيائية موثقة جيدًا.

مهما حدث خارج أفق الحدث ، فلا شيء يهرب من الداخل.

مثابرتك الكسولة والخالية من التفكير أصبحت مملة حقًا.

^ تذمر تذمر blockquote تفشل التذمر.

@ هذا ليس كيف يعمل أي من هذا ... فكيف ينحني البروتون أو يتعاقد مع SpaceTime؟

راجع للشغل اعتاد الناس على الاعتقاد بأن كل شيء يدور حول الأرض الآن حول BH ... قد يكون أيضًا فكرة.

فكيف ينحني البروتون أو يتعاقد مع SpaceTime f * cking magnets ، كيف تعمل?

FTFY. انظر ، إذا كنت سترفض العبارة التي تقول إن $ latex G _ < mu nu> = 8 pi T _ < mu nu> $ ، فسيتعين عليك التوصل إلى شيء أفضل ، وبالتأكيد ليست النسخة النيوتونية.

أوه ، وفي تلك الصورة ، كيف هل تجذب الجماهير؟ كن دقيقا.

باختصار: "الكتلة تخبر الفضاء كيف ينحني الفضاء يخبر الكتلة كيف تتحرك."

ليس لدي مشكلة مع GR ولن يكون هناك أي شيء أفضل لوصف تأثيرات الجاذبية على المستوى الأساسي. تمامًا مثل الطريقة التي يعمل بها قانون نيوتن بشكل مثالي عند مستوى معين.

سؤالي عن "كيف" هو أن ننظر بشكل أعمق ، يشبه إلى حد ما شخصية فيرليند التي جاءت بنظرية جديدة في الجاذبية. القول بأن الجاذبية ليست قوة أساسية في الطبيعة ، بل هي ظاهرة ناشئة ...

وبالمثل ، ولكن بشكل مختلف قليلاً ، كنت أستخدم تشبيه السمكة بالبروتون ، وهو كيان متشنج وحيوي في وسط.

التي أعيدت تصحيحها "Sinasa" و "ThatNotHowAnyOfThisWorks". بعيدًا بما فيه الكفاية ، ليس لدي مشكلة حقيقية في ذلك ، ولكن كما أشار CFT إلى ما هو تشبيه جيد لما يحدث ، فمن المؤكد أن الصفيحة المطاطية ستفعل من أجل GR المنحني SpaceTime لكنها لن تفعل للديناميات داخل بروتون وما إلى ذلك.

"عليك ابتكار شيء أفضل"

ربما ... لأنني أسمح لنفسي بالنظر إلى المشكلة بطرق متعددة.

"أي" Sinasa "و" That’sNotHowAnyOfThisWorks "تمت إعادة صياغتهما."

من أجل الوضوح ، لم تكن من بين أولئك الذين ذكرتهم في ذلك المنشور.

لم أستهزئ بك .. أشرت إلى أن رسالتك رقم 16 خاطئة بشكل صارخ ، مع القياس ، وكل ما يأتي بعده هو هراء .. مثل جملة "SpaceTime التي يتم ضغطها من الخارج". واهتموا بك .. ليس لدي مشكلة في كتابتك أن كمادات الزمكان ، إذا استطعت إثباتها أو إظهارها. الذي لا يمكنك. هذا هو بيت القصيد!. أنت لا تضع نظرية جديدة ، بل تضع تصورًا خياليًا لما تود حدوثه. هذا ليس فيزياء أو علمًا .. إنه خيالك الذي تريد تصويره على أنه علم ، والآن أنت مستاء لأن يطلق عليه اسم b.s.

ورجاء .. لا تقارن نفسك بفيرليند.

جون ، أعتقد أنك قد تخلط بين الإنتاج الثنائي وتقلبات الفراغ. يتم إنتاج الأزواج عندما يتحول الفوتون إلى بوزيترون وانتخاب (هناك عدد قليل من التفاعلات المماثلة الأخرى أيضًا ، ولكن هذا هو الشيء الرئيسي الذي يشير إليه الناس عادةً). تحدث تقلبات الفراغ عندما يظهر زوج من الجسيمات تلقائيًا في الفضاء "الفارغ": هذه العملية لا تتطلب وجود فوتون موجود مسبقًا. تقلبات الفراغ ، AIUI ، لا يسمح بها فقط H.U.P. ، فهي كذلك مطلوب به. لأنه إذا لم تكن هناك تقلبات ، فإن دلتا p = 0.

سؤالي عن "كيف" هو البحث بشكل أعمق

يرجى إعادة صياغة هذا باللغة الإنجليزية.

"أنت لا تضع نظرية جديدة ، أنت تضع خيالًا ..."

"هذا ليس فيزياء أو علم."

غالبًا ما يكون الخيال هو السبيل للتوصل إلى نظرية جديدة ، فهو الخطوة الأولى وبالتأكيد جزء من العلم. تتخيل ... شرارة ... ومما تحقق ... تخبر شخصًا آخر ... وهم يتكهنون ... يحققون ... بودنغ البرقوق أي شخص؟

راجع للشغل هل تفهم أن "إذا" هو شرط أو افتراض؟

لا أستطيع التفكير في طريقة لإعادة صياغة ذلك. ما يمكنني فعله هو إعطاء مثال.

كيف تعمل السيارة؟ أنت تجيب هو إعطاء الغاز والتوجيه. أود أن أقارن هذا بإعطائك معادلة مجال أينشتاين.

الآن أطلب منك "النظر بشكل أعمق" وهكذا تشرح كيف يوفر الاحتراق القوة ... مثل السمكة التي تحرق السعرات الحرارية.

لذا تأكد من أنك أوضحت "كيف" ، ولكن فقط جزء منها.

"من أجل الوضوح ، لم تكن من بين أولئك الذين ذكرتهم في ذلك المنشور."

صحيح أنك كنت تستهدف "CFT" الذي دافع عن حجتي ... ربما كنت تستهدف الجزء الأخير من التعليق ... حسنًا.

غالبًا ما يكون الخيال هو السبيل للتوصل إلى نظرية جديدة ،

حقا؟ يمكنك إعطاء بعض الأمثلة؟

"راجع للشغل هل تفهم أن" إذا "هو شرط أو افتراض؟"

أعتقد أن أفعل. إذا كنت تعرف بعض الفيزياء على الأقل .. فلن تكتب مثل هؤلاء. في المقام الأول.

هبة الخيال تعني لي أكثر من موهبتي في استيعاب المعرفة الإيجابية ". البرت اينشتاين

لقد أعطيتك بالفعل مثالًا مع الحلوى ، إذا لم تكن جيدة بما يكفي فابحث عن "نموذج ماكسويل الدوامة الجزيئية".

نعم ، التصحيح في محله. شكرا لك.
"- النفق الكمي والإنتاج الثنائي -"
يجب أن يقرأ
"- النفق الكمي وتقلبات الفراغ -"

نظرًا لأن كلا من تقلبات الفراغ وإنتاج الأزواج ينطويان على تحلل الطاقة إلى جسيمات (يكون تذبذب الفراغ "افتراضيًا" وتلك الخاصة بإنتاج الزوج "حقيقي") اعتقدت أن تقلبات الفراغ مع إنتاج الزوج ، يتم قبول الأخير بشكل عام.

لكن الجملة الختامية لمنصبي رقم 25 كانت بحاجة بالتأكيد انتاج زوجي تصحيح مع تقلبات الفراغ كأصل فوتونات إشعاع هوكينغ.

أنت تدرك بالفعل أن عمل كل من Maxwell و Einsteins يقوم فقط على الرياضيات والفيزياء. أستعيد ذلك .. ربما لا تفعل ذلك. .. القزم بعيدا الجهل

توقف عن التذمر. كل ما قلته هو أنه غالبًا ما يتطلب الأمر خيالًا للتوصل إلى نظرية جديدة وأنك تبدأ في التحقيق والتوصل إلى الرياضيات.

جون سيل (رقم 25) ،
النفق الكمي في النجوم وفي الأمثلة الأخرى التي ذكرتها لا ينطبق على الثقوب السوداء. عنوان هذا المنشور صحيح ، على الرغم من أن إيثان يستشهد بالتبخر بدلاً من ذلك مع إثبات أن لا شيء يهرب.

ما يحدث خارج أفق الحدث لا يجعل bh يفقد كتلة من داخله.

"النفق الكمي في النجوم وفي الأمثلة الأخرى التي ذكرتها لا ينطبق على الثقوب السوداء."
لماذا تدعي أن النفق الكمي في النجوم والأمثلة الأخرى تنطبق على جانب واحد من أفق الحدث وليس الجانب الآخر؟

"ما يحدث خارج أفق الحدث لا يجعل bh يفقد كتلة من داخله."
النفق الكمي المشار إليه ينشأ من داخل أفق الحدث وليس من الخارج. ما تشير إليه هو نموذج مختلف لإشعاع هوكينغ.

من الجيد استخدام الخيال لابتكار جديد فرضية. لكن للوصول إلى نظرية تحتاج إلى عمل مجموعة من الأدلة المؤكدة عبر التجارب.

علاوة على ذلك ، ما يفعله الناس مثل CFT و MM هنا هو ليس الخروج بفرضية جديدة. في الحقيقة هم بشكل واضح تجنب تقديم أي ادعاءات إيجابية قد تكون (أ) مختلفة عن التوقعات السائدة ، و (ب) قابلة للاختبار. يبدو أنهم عمليا لديهم حساسية من القيام بذلك. ما يفعلونه هو الادعاء بأن النظريات التي تم اختبارها جيدًا مثل GR هي نظريات خاطئة. يلعب الخيال دورًا ضئيلًا أو معدومًا في تقديم مثل هذا الادعاء الدحض لذلك ، فأنت بحاجة إلى دليل على أن نقدك لا يزال قائما ، وليس له أي شيء.

أنا على دراية بالنفق الطبيعي كما هو الحال في النجوم وأمثلة أخرى كما هو موضح في ويكيبيديا.

حسنًا ، نحن على أسس متينة هنا. لذلك،

النفق الكمي في النجوم وفي الأمثلة الأخرى التي ذكرتها لا ينطبق على الثقوب السوداء.

لا أعتقد أنه ذو صلة بإشعاع هوكينغ ، إذا كان هذا هو مصدر انفجارك هنا ، ولكن في كلتا الحالتين ، فإن ختم قدميك بناءً على "فهمك" لصفحة W-dia لا يقطع الخردل.

الخ الخ الخ. حفر الأنفاق.
في هذه الأثناء ، قام إيثان بتثبيته في هذا المنشور (قبل أن يعود إلى الثقوب السوداء المتبخرة مرة أخرى):

"لا شيء يفلت من ثقب أسود ، والآن لدى علماء الفلك الدليل"

لكن الآن دعونا نتجاهل الدليل. تكرارا.

لكن دعونا الآن نتجاهل الدليل

ال لقب من وظيفة؟

[MM] ولكن الآن دعونا نتجاهل الدليل

[ناراد] عنوان التدوينة؟

فارق بسيط ، الحدود النهائية.

أرى أنك غير راغب في مناقشة هذا النموذج لإشعاع هوكينغ. آه حسنا، هذه هي الحياة.

يوحنا،
قد يكون هذا منطقيًا / منطقيًا للغاية بالنسبة للأشخاص الذين يؤمنون بـ "الجسيمات الافتراضية" الخيالية التي هي بطريقة ما (بطريقة سحرية) محصنة ضد الجاذبية المتطرفة (لا يفلت منها) الثقب الأسود ، لكن كل الأدلة تظهر أنه لا شيء ينجو بالفعل. (ليس فقط عنوان منشور إيثان.
لذا فإن هذا الإشعاع الخيالي الذي من المفترض أن يجعلهم يتبخرون ما هو إلا هراء ، تم تزويره من خلال الملاحظة التجريبية.

أدرك أنك غير راغب في مناقشة هذا النموذج لإشعاع هوكينغ.

جون (# 45): "النفق الكمي المشار إليه ينشأ من داخل أفق الحدث وليس من الخارج."

إيثان: "لا شيء ينجو من الثقب الأسود".

لا يمكن استخدام الطريقتين. ولا يستطيع إيثان أيضًا ، لكنه "يحاول". الأدلة تدعم هذا الأخير.

إلى أي دليل تشير؟ لقد اعترفت بالنفق الكمي كظاهرة فيزيائية. ستحتاج إلى توضيح سبب اتخاذك قرارًا بحدوث ذلك على جانب واحد من أفق الحدث وليس الجانب الآخر. ربما فيزياء مختلفة؟

جون @ 55: لن أتفاجأ على الإطلاق إذا أدت ميكانيكا الكم جنبًا إلى جنب مع الجاذبية إلى وظائف موجية "داخلية" لها بعض تأثيرات الشكل المثيرة للاهتمام حول أفق الحدث. ومع ذلك ، سيكون ذلك غير ذي صلة ولن يدعم MM ، لأنه يتم التنبؤ بإشعاع AFAIK من حسابات QM التي يتم إجراؤها على الفضاء أو الأشياء خارج أفق الحدث.

هناك نموذج نفق كمي حيث تخلق تقلبات الفراغ أزواجًا من الجسيمات والجسيمات المضادة ، وسوف ينفق أحدها نفقًا خارج أفق الحدث.

أشك في أن مايكل موني سيكون راضيا عن أي نموذج إشعاعي هوكينغ.

شيء واحد (فكرة) صادفته مؤخرًا (ربما لا يكون هذا جديدًا على الأشخاص في مجال دراسة BH) ، وهو أنه عندما تقترب من التفرد .. أو المناطق ذات الطاقات المتزايدة باستمرار ، فإن الفيزياء التي نعرفها تعود نوعًا ما إلى البدائية أنظمة لا نعرفها. أي أن كتلة الجسيمات الأولية تأتي من مجال هيغز. والذي يأتي بدوره من كسر التناظر العفوي. ماذا لو استعاد هذا التناظر المكسور بطاقة عالية جدًا؟

وهكذا فإن الأشياء التي نعرفها مثل الإلكترون ، أي تتطور. أو العودة قد تكون كلمة أفضل. إلى شيء جديد / قديم تمامًا. طبعا ليس الإلكترونات فقط .. بل كل شئ. وبالتالي قد تكون هذه المادة والطاقة كما نعرفها من النموذج القياسي قد تمت إعادتهما إلى مجال موحد لا نعرف عنه شيئًا عن خصائصه وديناميكياته. تصل جميع التماثلات إلى ما كانت عليه قبل BB.

". عندما تقترب من التفرد .. أو المناطق ذات الطاقات المتزايدة باستمرار ، فإن الفيزياء التي نعرفها تعود نوعًا ما إلى الأنظمة البدائية التي لا نعرفها."

يبدو هذا معقولاً ، وسيأخذ في الحسبان النماذج التفسيرية المتعددة.

يتبرع

ScienceBlogs هو المكان الذي يتواصل فيه العلماء مباشرة مع الجمهور. نحن جزء من Science 2.0 ، وهي مؤسسة غير ربحية لتعليم العلوم تعمل بموجب القسم 501 (c) (3) من قانون الإيرادات الداخلية. يرجى تقديم تبرع معفى من الضرائب إذا كنت تقدر التواصل العلمي المستقل والتعاون والمشاركة والوصول المفتوح.

يمكنك أيضًا التسوق باستخدام Amazon Smile وعلى الرغم من أنك لا تدفع أكثر ، فإننا نحصل على شيء صغير.


اسأل عالم فيزياء فلكية

الزوار لأول مرة: يرجى التأكد من قراءة صفحتنا الرئيسية!

  • تحقق من روابط الموارد. هذه هي المواقع التي نشير إليها غالبًا في الإجابة على أسئلتك.
  • تصفح من خلال مكتبة الأسئلة أدناه.
  • جرب أيضًا محرك بحث Ask an Astrophysicist !.
  • إذا كان سؤالك هو ما يزال لم تجب ، اتبع الرابط في أسفل هذه الصفحة.

مكتبة الأسئلة والأجوبة السابقة

أسئلة شائعة حول الثقوب السوداء

كم عدد الثقوب السوداء المعروفة للإنسان الموجودة في الكون؟ ومن بين تلك الثقوب السوداء المعروفة ما هي الأسماء؟

تعتمد إجابة سؤالك الأول كثيرًا على مدى قوة الدليل الذي قد ترغب في قبوله على أنه ثقب أسود.

يتفق علماء الفيزياء الفلكية عمومًا على أنه عندما يُظهر الجسم المضغوط في النظام الثنائي للأشعة السينية كتلة أكبر من حوالي 3 أضعاف كتلة الشمس ، فإن هذا الجسم المضغوط هو ثقب أسود لا مجال للشك فيه. وتسمى هذه "الثقوب السوداء المؤكدة ديناميكيًا". يحتفظ الدكتور أوروز بقائمة بهذه الأنظمة (حاليًا 14 نظامًا) على صفحته الرئيسية:

إذا قبلت معيارًا أقل صرامة من الأدلة ، فهناك عدد أكبر من الثقوب السوداء التي (نعتقد) نعرفها. يتضمن ذلك ثنائيات إضافية للأشعة السينية مثل Cygnus X-1 ، والجسم الغامض في مركز مجرتنا ، والأجسام المركزية في العديد (وربما معظم) المجرات المضيئة.

على سبيل المثال ، يهدف مسح Sloan Digital Sky Survey إلى قياس المسافات إلى أكثر من مليون مجرة ​​وكوازارات:

يُعتقد أن جزءًا كبيرًا من هذه المجرات ، وجميع الكوازارات ، تحتوي على ثقب أسود هائل. بالنظر إلى هذا العدد الهائل ، لا توجد خطة لتسمية هذه الثقوب السوداء بشكل فردي يستخدم علماء الفيزياء الفلكية تسميات بناءً على مواقعهم في السماء (يمكنك الاطلاع على أمثلة على صفحة الدكتور أوروز).

كوجي وأمبير جورجيا
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

أين أقرب ثقب أسود وما هو بعده؟

من الصعب في الواقع تحديد المسافة إلى الثقوب السوداء ، لكن الجسم القريب الذي يُعتقد أنه ثقب أسود من ملاحظات انبعاث قوي للأشعة السينية هو Cygnus X-1 ، الذي يقع على بعد حوالي 8000 سنة ضوئية. Cyg X-1 هو نجم عادي يُعتقد أنه يدور حول ثقب أسود. هناك مرشحون قريبون آخرون للثقوب السوداء وهم:

GRO J0422 + 32 = V518 لكل 1.39 كبك أو 2 كبك
A0620-00 = V616 Mon 0.87 kpc أو 1.05 kpc
XTE J1118 + 480 0.83 كيلو كمبيوتر أو 1.8 كيلو كمبيوتر

(يرمز kpc إلى kiloparsec ، أو ما يقرب من 3250 سنة ضوئية)

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير كوجي
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

لماذا تقول النظريات أن الوقت سيتباطأ في أفق الحدث ثم يعود إلى الوراء؟ يرجى التوضيح بعبارات عامة.

لا يتباطأ الوقت ثم يعود إلى الوراء في أفق حدث الثقب الأسود ، ولكن يحدث الكثير من الأشياء الغريبة.

إذا كنت (في سفينة فضاء ، على سبيل المثال) تقترب من أفق الحدث وتعبره ، فبالنظر إلى شخص يراقبك من مسافة بعيدة ، يبدو أنك تتحرك أبطأ وأبطأ كلما اقتربت أكثر فأكثر من الأفق. بالنسبة لهم ، يبدو أنك لم تصل إلى الأفق أبدًا. لكن هذا وهم ناتج عن حقيقة أن الضوء الذي تنبعث من سفينتك الفضائية يستغرق وقتًا أطول وأطول للوصول إلى المراقب الخارجي. هذا بسبب الجاذبية الهائلة للثقب الأسود. من وجهة نظرك الخاصة ، تصل إلى الأفق وتعبره ، دون أن يحدث شيء مميز عند الحدود. لكن بالطبع ، قوى الجاذبية للثقب الأسود ستسحقك وتموت عاجلاً أم آجلاً!

يحتوي هذا الموقع أيضًا على بعض المعلومات عن الثقوب السوداء:
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/

إيمي سي فريدريكس ومايك لوينشتاين
اسأل عالم فيزياء فلكية

إذا لم يكن للضوء كتلة ، فكيف يمكن أن يُمتص إلى ثقب أسود؟

في الثقب الأسود ، الضوء الذي يسافر للخارج باتجاه أفق الحدث يتم سحبه للخلف بواسطة مجال الجاذبية القوي جدًا ، بسبب التواء الزمكان داخل أفق الحدث ، بغض النظر عن نقص كتلة الفوتون.هذا يمنع الضوء من الخروج من الثقب الأسود.

تم شرح ذلك أيضًا في إحدى إجاباتنا السابقة ، "كيف تؤثر الجاذبية على الفوتونات ،" في:
http://imagine.gsfc.nasa.gov/ask_astro/relativity.html#961102

- كيفن بويس وكوجي موكاي
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

سؤالي هو ، ماذا سيحدث لكل مادة في الكون عندما تتحول إلى نجوم ، والتي بدورها تتحول إلى ثقوب سوداء ، والتي من شأنها أن تمتص المزيد من المادة ، هل ستصبح مجرد "مساحة فارغة؟"

أولاً ، لن تنتهي كل المادة الموجودة في الكون في الثقوب السوداء. معظم النجوم في الكون ليس لديها كتلة كافية لتصبح ثقوبًا سوداء في نهاية حياتها. النجوم النيوترونية والأقزام البيضاء أكثر عددًا بكثير وهذا ما ينتهي به المطاف في معظم النجوم.

ثانيًا ، الثقوب السوداء ليست مكانس كهربائية كونية ، مهما سمعت. لن يمتصوا كل شيء في الكون. إنهم يمتصون فقط ما يعبر آفاق الحدث الخاصة بهم.

الكون ، إذا كان "مفتوحًا" واستمر في التوسع إلى الأبد ، فمن المحتمل أن ينتهي به المطاف كمقبرة كونية تسكنها أشياء مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والأقزام البيضاء.

وهذا يحتوي على معلومات عن علم الكونيات:
http://www.astro.ucla.edu/

إيمي سي فريدريكس ومايك لوينشتاين
اسأل عالم فيزياء فلكية

سمع حفيدي البالغ من العمر 8 سنوات شيئًا ما على التلفزيون (لم أسمع هذا) - عن محاولة العلماء لخلق ثقب أسود ، وهو قلق للغاية من ابتلاع الأرض واختفاءها. (لدرجة أنه يعاني من مشكلة في النوم وهو قلق حقًا حيال ذلك). هذا طفل ذكي ، لا يخاف عادة ، ويحصل على درجات جيدة ، وما إلى ذلك.

هل يمكنك أن تعطينا شرحًا بسيطًا مفاده أن عالمنا لن يتم امتصاصه في ثقب أسود؟

شكرا جزيلا.
هيلين برودواي

هناك عدة طرق للتعامل مع المشكلة. واحد ، المفضل لدي ، هو أن أؤكد له أن العلماء أناس عاديون. معظمهم لديهم أطفال. إنهم لا يريدون تدمير الأرض أكثر من أي شخص آخر ، من واقع خبرتي ، العكس هو الصحيح. إنهم مجرد أشخاص أذكياء يريدون اكتشاف الأشياء. يمكن أن يكون عالما بنفسه.

ربما سمع عنه هو مصادم الهادرونات الكبير الجديد (LHC) في CERN:

تتنبأ بعض النظريات ، ولكن ليس نظرية النموذج القياسي ، بأن الطاقة التي يصل إليها المصادم LHC ستكون كافية لصنع ثقب أسود صغير. إذا أنتج المصادم LHC ثقوبًا سوداء ، فإنها ستدوم لأجزاء صغيرة من الثانية قبل أن تتحلل في سلسلة من الجسيمات. لن يكون لديهم الوقت للدمج مع أي مادة إضافية.

كانت الطبيعة تجري هذه التجربة لمليارات السنين من خلال قصف الأرض (وكل شيء آخر) بأشعة كونية عالية الطاقة. إذا أحدثت مثل هذه الاصطدامات ثقوبًا سوداء ، وإذا تمكنت الثقوب السوداء الدقيقة من تدمير الأرض ، لكان ذلك قد حدث بالفعل. الاختلاف الوحيد هو أن CERN تقوم بذلك بطريقة مسيطر عليها ، داخل أجهزة الكشف ، حتى نتمكن من رؤية ما يحدث. لذا فإما أن الاصطدامات لا تصنعها ، أو أنها غير قادرة على تدمير الأرض ، أو (على الأرجح) كليهما.

جاي وجيف
اسأل عالم فيزياء فلكية

بالنظر إلى أن الكون قد يكون قد بدأ من التفرد في الانفجار العظيم ، ويبدو أن جزءًا كبيرًا من الكون سينتهي عند التفرّد داخل الثقب الأسود ، فهل من الممكن أن يكون هناك اتصال بين الاثنين؟

لقد رأيت تصوير Space-Time على أنه لوح مطاطي مع كل كتلة تسبب في تشويه لها - (تذكر هومر سيمبسون وهو يبحث في التشويه العميق الناجم عن الثقب الأسود؟) - هل من الممكن تفرد كتلة ضخمة بما فيه الكفاية الثقب الأسود يشوه الزمكان إلى الحد الذي ينفجر فيه ، وينفجر التفرد في الفراغ بعد إحداث انفجار كبير آخر وبداية كون آخر؟

على الرغم من أن الانفجار العظيم يمثل أيضًا تفردًا في الزمكان ، إلا أنه ليس ثقبًا أسود في الحقيقة. في الواقع ، فإن الانفجار العظيم يشبه إلى حد كبير معكوس الزمن للثقوب السوداء: الثقوب البيضاء (التي قد لا تكون موجودة بالفعل في الطبيعة). لكن تفرد Big Bang ليس في الحقيقة ثقبًا أبيض أيضًا - فهناك اختلافات فنية في طبيعة آفاق الحدث الخاصة بهم وارتباطهم ببقية الكون ومكوناته.

كما أنه ليس بالضرورة أن يكون "جزء كبير من الكون سينتهي به المطاف في التفرّد داخل الثقب الأسود" ، نظرًا لأن الكون يمكن أن يكون مفتوحًا وليس مغلقًا ويتوسع إلى الأبد (في الواقع ، أحدث الأدلة يبدو أنه يشير في هذا الاتجاه).

شمل الانفجار العظيم كل الزمكان وبالتالي لا يمثل تمزيقًا لبعض الفضاء الذي يكون جزءًا لا يتجزأ (أي ، لا يوجد "فراغ خارج" الكون) ، ولا يوجد خطر من الثقوب السوداء الهائلة التي تسبب أي نوع من منمنمة الانفجارات الكبيرة على الرغم من أنها مسؤولة عن الظواهر فائقة الطاقة المعروفة باسم الكوازارات.

- مايكل لوينشتاين وآمي فريدريكس
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

هل الثقب الأسود مستوٍ؟ مثل ، إذا ذهبت تحت حفرة ، ماذا سيحدث؟

الثقوب السوداء هي في الحقيقة رباعية الأبعاد (3 أبعاد للفضاء وواحد من الزمن). نرى أحيانًا رسومات لثقب أسود قد تجعله يبدو ثنائي الأبعاد ، لكن هذا لأننا لا نعرف كيفية رسم كائنات رباعية الأبعاد على قطعة من الورق.

إذا كانت الثقوب البيضاء تخرج المادة بسرعة كبيرة ، فلماذا تكون موجودة؟ ألن يدمروا أنفسهم؟ ربما هم في الطرف الآخر من الثقب الأسود؟

الثقوب البيضاء افتراضية جدا. في الواقع ، من المتوقع أن تكون "نهاية أخرى" محتملة للثقب الأسود الذي اخترق "ثقبًا دوديًا" عبر الفضاء ، لكن الثقوب السوداء هي على الأرجح مجرد نقطة في الفضاء بدون جانب آخر. من المفترض أن تكون المادة / الطاقة الخارجة من الثقوب البيضاء هي المادة التي تسقط في الثقب الأسود. لقد رأيتهم فقط يناقشون في محادثات الفيزياء النظرية. في مرحلة ما ، تكهن العلماء بأن الكوازارات قد تكون ثقوبًا بيضاء ، لكننا الآن على يقين من أن الكوازارات مدعومة من الثقوب السوداء الهائلة ، وفي هذه الحالة يأتي الضوء الذي نراه من المادة عندما تسقط في الثقب الأسود. بعد سقوطها ، نفترض أن المادة تصبح مجرد جزء من الثقب الأسود ولا تظهر في أي مكان (انظر المناقشات الأساسية أو المتقدمة لنوى المجرة النشطة في تخيل الكون! لمزيد من المعلومات حول هذا).

قرأت ذات مرة أن هناك نظرية مفادها أنه يمكن توصيل ثقب أسود بثقب أبيض. هل هذه النظرية لها أي صحة؟ أيضًا ، إذا كانت هذه النظرية صحيحة ، فهل هذا يعني أن أي شيء يقع في الثقب الأسود يتم طرده من الثقب الأبيض؟ وأين سيتم إخراج هذا الأمر؟ مجرة أخرى أم كون آخر (إن وجد)؟ أيضًا ، هل الثقوب السوداء مرتبطة بالمساحة الزائدة؟

شكرا لك على سؤالك. من الممكن رياضيًا ، في حالة دوران الثقوب السوداء ، أن يكون هناك ثقب أسود وثقب أبيض متصلان بواسطة ثقب دودي. من المشكوك فيه ما إذا كانت هذه الأشياء يمكن أن تتشكل في الواقع ، وإذا كانت قد تشكلت ، فهل ستكون مستقرة. إذا كانت موجودة بالفعل ، فإن أي شيء يسقط في مثل هذا الثقب الأسود سيُطرد بالفعل من ثقب أبيض (بعد تجربة بعض الظروف الفيزيائية القاسية) - ربما في منطقة بعيدة من الزمكان (ممكن في الماضي أو المستقبل) ، أو حتى في منطقة أخرى كون. ومع ذلك ، لا توجد أدلة رصدية للثقوب البيضاء.

- مايكل لوينشتاين وآمي فريدريكس
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

لدي سؤال حول الثقوب السوداء ، هل يمكن لـ Black Holes نقلك إلى مجرات أخرى ، كما أراه في Star Trek أو في أفلام Star Wars ، أم أنها مجرد عرض بيز؟ هل تنتقل الثقوب السوداء إلى عوالم أخرى وأكوان أخرى؟

من حيث المبدأ ، تُظهر رياضيات الثقوب السوداء أنها قد تكون قادرة على نقلك إلى منطقة أخرى من الفضاء أو ربما إلى عالم آخر. ومع ذلك ، تُظهر الرياضيات أيضًا أن الاتصال لا يستمر إلا لجزء من الثانية في كل مرة ، وأن الارتباط بالأكوان الأخرى يعتمد على مجموعة محددة من الظروف التي لا يعتقد العلماء أنها موجودة. حتى لو كان من المحتمل ، مع ذلك ، فإن مجال الجاذبية القوي للثقب الأسود يمزق أي مادة تسقط في الثقب. لذلك لن يظهر الطرف الآخر في أي شيء مثل كيف دخلت.

دليل على الثقوب السوداء

من كان أول شخص اكتشف الثقب الأسود وما هو التاريخ؟

لا يمكن ملاحظة الثقوب السوداء بشكل مباشر وبالتالي لا يمكن "اكتشافها".

ومع ذلك ، كما أوضحنا في موقعنا الإلكتروني ، فإن الأدلة غير المباشرة لنوعين من الثقوب السوداء أصبحت الآن ساحقة - تلك الخاصة بعدد قليل من الكتل الشمسية التي تنتجها المستعرات الأعظمية والأكبر بكثير في مركز بعض المجرات.

كان وجود أجسام ذات مجالات جاذبية قوية بما يكفي لعدم السماح لأي شيء بالهروب موضوع تكهنات لمئات السنين. تتنبأ نظرية النسبية العامة لأينشتاين (نُشرت عام 1916) بأنواع الأشياء التي نستنتجها الآن.

ربما يكون أول جسم يتم التعرف عليه عمومًا على أنه ثقب أسود هو النجم الثنائي للأشعة السينية Cygnus X-1. اقترح تأثيره على نجمه المرافق في وقت مبكر من عام 1971 أنه يجب أن يكون جسمًا مضغوطًا بكتلة عالية جدًا بحيث لا يكون نجمًا نيوترونيًا. (كان ذلك بعد عامين من صياغة عالم الفلك الأمريكي جون ويلر مصطلح "الثقب الأسود").

بول بتروورث
لفريق اسأل عالم فيزياء فلكية

كيف تم إثبات أن الثقوب السوداء حقيقية؟ ما هي المواقف المختلفة التي يتخذها علماء الفيزياء الفلكية بشأن الثقوب السوداء؟ هل الثقوب السوداء مرتبطة بالانفجار العظيم؟ كيف أو بأي طريقة؟

يتفق علماء الفيزياء الفلكية عمومًا على وجود الثقوب السوداء. هناك أدلة جيدة على الملاحظة من أرصاد الأشعة السينية ومن تلسكوب هابل الفضائي على وجود ثقوب سوداء ضخمة (بكتل تفوق مليون مرة كتلة الشمس) موجودة في مراكز بعض المجرات. لمزيد من المعلومات ، تحقق من موضوع المجرات النشطة لأقسام المستوى 1 أو المستوى 2 في موقعنا على الويب. (http://imagine.gsfc.nasa.gov)

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا أدلة على وجود ثقوب سوداء ناتجة عن المرحلة الأخيرة من حياة النجم. هذه الثقوب السوداء "المجرية" (يطلق عليها لأنها موجودة في مجرتنا) ، عادة ما تكون كتلة من 3 إلى 10 أضعاف كتلة الشمس. غالبًا ما يدورون حول نجم مرافق ، ومن خلال مراقبة الأشعة السينية المنبعثة من المنطقة القريبة من الثقب الأسود و / أو الضوء المرئي من رفيقه ، يمكن تحديد كتلة للثقب الأسود. إذا كانت أكبر من الكتلة المقبولة لنجم نيوتروني (حوالي 1.5 ضعف كتلة الشمس) ، فإن علماء الفلك يتفقون عمومًا على أن الجسم عبارة عن ثقب أسود. هناك عدد كبير من هذه الأجسام المعروفة في مجرتنا.

لمزيد من المعلومات ، تحقق من موضوعات Black Holes على موقعنا على الويب.

لا ، الثقوب السوداء غير مرتبطة بالانفجار العظيم.

جيم لوشنر
اسأل عالم فيزياء فلكية

أفهم أنه تم استخدام مراقبة الأشعة السينية في الماضي في البحث عن الثقوب السوداء. لقد كنت أحاول معرفة ما إذا كان هناك أي دليل معقول على وجودها. بعد إلقاء نظرة خاطفة على العديد من النصوص القديمة حول هذا الموضوع ، يبدو أن الناس غير مستعدين للقول بطريقة أو بأخرى. إذا كان هناك أي دليل مقبول بشكل عام ، فسأكون ممتنًا للغاية لو سمحت لي بذلك.

فيما يلي صفحات WWW التي تعرض بعض أدلة الأشعة السينية للثقوب السوداء:

قد ترغب أيضًا في إعادة زيارة تخيل الكون! في:

بالإضافة إلى المناقشات حول الثقوب السوداء وعلم الفلك بالأشعة السينية ستجد هناك ، تحقق من أرشيف أسئلة وأجوبة "اسأل عالم فيزياء فلكية" السابقة. العديد من أولئك الذين يعيشون تحت "الثقوب السوداء" لهم صلة بسؤالك

يوجد الآن إجماع قوي على وجود الثقوب السوداء في الكون ، وكلاهما صغير مرتبط بالنجوم في الأنظمة الثنائية (Cygnus X-1 مرشح مقنع ، على سبيل المثال) وأكبر بكثير في مراكز العديد من المجرات (بما في ذلك لدينا خاصة). تأتي أفضل خطوط الأدلة حاليًا من تحديد كتل الأجسام المضطربة غير النجمية من تأثيرها على حركات النجوم (تقاس من تحولات دوبلر في أطيافها). في كثير من الحالات ، يكون الجسم المزعج غير المرئي ضخمًا للغاية بحيث يصعب عدم استنتاج أنه ثقب أسود.

كمؤشر على مدى سرعة تراكم الأدلة ، أصدرت وكالة ناسا منذ ساعتين فقط بيانًا صحفيًا حول النتائج الأخيرة من أدوات هابل الجديدة. إليك مقتطف:

يُظهر مقياس الطيف التصويري ، الذي أظهر الشهر الماضي فقط كفاءته كصائد للثقب الأسود ، النتائج عندما يتم إطلاق العنان لقوة الثقب الأسود في البيئة المحيطة به. في ملاحظة واحدة ، قاس مخطط الطيف سرعات مئات النقط الغازية التي تم التقاطها في شعاع ثنائي المخروط من الإشعاع المنبثق من ثقب أسود فائق الكتلة في قلب المجرة NGC 4151. كشفت ملاحظات المتابعة عن غاز ساخن ينبعث من الأعماق. حلق الشعاع بالقرب من الثقب الأسود. تسمح هذه الملاحظات أيضًا للعلماء برسم خريطة لتدفقات الكتلة بالقرب من الثقب الأسود. قد تقدم الحركة المعقدة بشكل مدهش أدلة على التجمعات النجمية للمجرة ، أو اتجاه الحزمة في الماضي ، أو دليلًا على نوع من التدفق العكسي للغاز إلى مناطق المخروط المركزية.

بول بتروورث وآندي بتاك
لفريق "اسأل عالم فيزياء فلكية"

أنا طالب جامعي في الفيزياء الفلكية بجامعة كالجاري. أقوم بمشروع بحثي صغير حول الأدلة المؤيدة والمعارضة لثقب أسود في مركز درب التبانة. لقد وجدت عنوان بريدك الإلكتروني على صفحة StarChild التي تتناول هذا الموضوع. كنت أتساءل عما إذا كان لديك أي اقتراحات لمقالات أو كتب تناقش هذا الموضوع. شكرا لك على وقتك.

يُعتقد عمومًا أن الثقب الأسود موجود في مركز مجرة ​​درب التبانة. أحدث قيمة رأيناها هي أن كتلتها تبلغ حوالي 2،000،000 من كتلة الشمس. في الواقع ، يُعتقد أن هذا قد يكون شائعًا في معظم المجرات. تدعم الأدلة الرصدية هذه الأفكار أكثر فأكثر. ومع ذلك ، يجب أن تضع في اعتبارك أنه نظرًا للامتصاص الكبير والتشويش المصدر عند محاولة النظر إلى مركز المجرة ، فمن الصعب جدًا جدًا رؤية ما هو موجود! لذلك علينا أن نكون أذكياء بشأن الملاحظات التي نقدمها وتفسيرات هذه الملاحظات. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل الأشعة السينية وأشعة جاما مجسات قوية في محاولة الإجابة على مثل هذه الأسئلة ، من المرجح أن "تخرج" من المنطقة الوسطى من المجرة أكثر من الأطوال الموجية الأخرى.

بعض المراجع التي قد تجدها مفيدة (والتي تقدم العديد من المراجع) هي:

  • Sky and Telescope ، يونيو 1996 ، ص 28.
  • "منظر ASCA لمركز المجرة لدينا: بقايا الأنشطة السابقة في الأشعة السينية؟" منشورات الجمعية الفلكية اليابانية ، ص 48 ، ص 249-255.

مرجع أكثر عمومية لمجرة درب التبانة هو Blitz، Binney، Lo، Bally & Ho 1993، Nature 361، 417.

ما هو معروف عن القوس A * ، مركز مجرتنا؟

من المحتمل أن يكون Sgr A * في مركز مجرة ​​درب التبانة عبارة عن ثقب أسود هائل تبلغ كتلته حوالي مليون كتلة شمسية (كتلة الشمس). تقدر الكتلة من خلال حركة الغاز والنجوم في المنطقة. على الرغم من أن Sgr A * تجمع الكتلة من جوارها بمعدل حوالي 10E-4 كتلة شمسية سنويًا ، وهو معدل مرتفع إلى حد ما ، إلا أنه ليس ساطعًا كما هو متوقع. لذلك ، Sgr A * غير فعال للغاية (جزء واحد في 100000) في تحويل طاقة الجاذبية للمواد المجمعة إلى إشعاع.

كوجي موكاي
بمساعدة من د. تشين ولوينشتاين وسنودن

مظهر الثقب الأسود

نحن مدينون لك بشدة إذا كان بإمكانك مساعدتنا في الحصول على صورتين تمثيليتين حول: 1) الصورة الحقيقية (الصورة) لـ "ثقب أسود" (مصور) 2) أبعد جزء من الكون تم تصويره على الإطلاق.

1) لا توجد صور "حقيقية" للثقب الأسود. هذا لأن الثقوب السوداء نفسها لا تنبعث منها أي ضوء (وهذا هو السبب في أنها تسمى الثقوب السوداء) ، وهي صغيرة جدًا وبعيدة جدًا بحيث لا يمكن تصويرها. هناك صور لأنظمة نجمية ثنائية تتكون من نجم عادي وثقب أسود ، وللمناطق المركزية من المجرات التي يعتقد أنها تحتوي على ثقوب سوداء. هناك بعض الأمثلة على هذا الأخير ، مأخوذ بواسطة تلسكوب هابل الفضائي ، في:

لكن هذه الصور لا تظهر في الواقع ثقبًا أسود ، فأنت بحاجة إلى دراسة حركة النجوم لاستنتاج أنه لا بد من وجود ثقب أسود.

2) مرة أخرى ، قد ترغب في إلقاء نظرة على بعض صور هابل (مع التفسيرات):

هذه بعض المجرات الأكثر بعدًا التي تم تصويرها على الإطلاق ، على الرغم من أنه يُعتقد أن بعض الكوازارات بعيدة ، إلا أنها تلتقط صورًا مملة (تبدو وكأنها نقطة ضوء).

مرحبًا ، أنا مهتم بالثقوب السوداء وقد درست في كلية علم الفلك 100. سؤالي هو: إذا كنت ستلتقط صورة لحقل نجم وكان هناك ثقب أسود بينك وبين مركز نفس المجال النجمي ، وهو قريب نسبيًا منك ، فكيف سيكون مظهر النجم؟ -تغيير الحقل؟ شكرا!

سيبدو الثقب الأسود أسودًا ، لأن أي نجوم خلفه ستظل مظللة به. حول الثقب الأسود ، خارج أفق الحدث الخاص به ، سترى حافة من الضوء من النجوم خلفه. بعض الضوء من هذه النجوم الذي بدأ بزاوية منك سوف ينحني بواسطة مجال الجاذبية القوي وسيصل إلى عينك. بالمعنى الحقيقي ، فإن الثقب الأسود هو "عدسة جاذبية".

Enectali Figueroa و John Cannizzo
عن "اسأل عالم ناسا"

ما هو حجم الثقب الأسود؟

ينهار إحساسنا الحدسي بالحجم في منطقة الجاذبية القوية في الثقب الأسود. لذا ، بينما يُعطى "حجم" الثقب الأسود بنصف قطر أفق الحدث ، لا يتم تحديد حجمه من خلال المعتاد 4/3 * pi * r 3. بدلاً من ذلك ، تجعل النسبية الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك. عندما تتجاوز أفق الحدث ، يصبح الاتجاه المكاني "الداخل" "نحو المستقبل" - ستصل إلى المركز ، وهو أمر لا مفر منه مثل يوم الاثنين المقبل. الاتجاه الذي يعتقده الغرباء أن مستقبلهم يصبح بعدًا مكانيًا بمجرد دخولك. وبالتالي ، فإن حجم الثقب الأسود هو مساحة سطحه مضروبة في طول الوقت الذي يوجد فيه الثقب (باستخدام سرعة الضوء للتحويل من ثانية إلى أمتار). نظرًا لأن الثقب الأسود يدوم عمليا إلى الأبد ، فإن حجم الثقب الأسود يكاد يكون لانهائيًا. (هذه أيضًا طريقة لشرح حقيقة أنه يمكنك صب الأشياء في الثقب الأسود إلى الأبد وعدم ملئه أبدًا. سبب آخر لعدم امتلاء الثقوب السوداء أبدًا هو أن نصف قطر أفق الحدث يزداد مع زيادة كتلة الثقب الأسود يزيد.)

ديفيد بالمر وجيم لوشنر
اسأل عالم فيزياء فلكية

أنا مبتدئ ولدي شغف بالفضاء. قرأت للتو في Popular Science عن شخص ما يقوم بتجربة على قمر صناعي. داخل القمر الصناعي ، سيكون فراغ أقوى بعشر مرات من الفراغ في الفضاء. يتم بناؤه لاختبار نظرية أينشتاين القائلة بأن جسمًا مثل الأرض يسحب الزمان والمكان معه. لقد سألت أحد علماء الفيزياء الفلكية في إحدى الصور المجمعة عبر البريد الإلكتروني إذا كان الثقب الأسود مسويًا. أخبرتني أن الثقب الأسود له أربعة أبعاد. ثلاثة من الفضاء وواحد من الزمن. الآن ، نظرًا لأن جميع الكائنات في الكون تدور حول شيء ما ، فهذا يعني أنها تتحرك عبر الزمكان. ما أسألك عنه هو عندما تتحرك الحفرة عبر الفضاء ، هل تسحب الوقت معها ، أم أنها تمزقها مؤقتًا؟ ما هي نظريتك لما يحدث؟

لديك الفكرة الصحيحة. نعم ، يتحرك الثقب الأسود عبر "الزمكان". إنه بالتأكيد يتحرك في الفضاء ، تمامًا مثل أي نجم آخر في المجرة. وكل شيء يتحرك عبر الزمن.نظرًا لأن نظرية أينشتاين تتنبأ بسحب الزمكان بواسطة الأجسام الضخمة ، فمن المتوقع أيضًا أن يسحب الثقب الأسود الزمكان.

ومع ذلك ، عادة ما تتم مناقشة هذا السحب للزمكان من حيث دوران الأجسام. تهدف التجربة التي قرأت عنها إلى قياس السحب بالقرب من الأرض بسبب دوران الأرض ، وليس بسبب حركتها حول الشمس. لكن هذا "سحب الإطار" (كما يطلق عليه) يحدث أيضًا حول دوران الثقوب السوداء. في الواقع ، يصبح سحب الإطار شديدًا للغاية عندما تقترب من أفق الحدث لثقب أسود دوار والذي على مسافة معينة ("الحد الثابت") ، يجب على جميع الأجسام ** ** أن تدور حول ثقب أسود دوار. (أي أنه لا يمكن لأي قدر من القوة الصاروخية أن يمنعك من الدوران ، كما يُرى من مسافة بعيدة). يتكثف التأثير حتى في الأفق نفسه ، لا يوجد مكان تذهب إليه سوى الحفرة.

ومع ذلك ، فإن السحب يكون سلسًا ، تمامًا كما ستكون الحركة عبر المجرة سلسة. بقدر ما أعرف ، فإن "تمزيق" الزمكان (أو الوقت فقط) هو أكثر من مجرد فكرة خيال علمي. قد تأتي فكرة التمزيق من أخذ تشبيه "نسيج الزمكان" على محمل الجد.

هل الثقوب السوداء خماسية الأبعاد؟ كنت أتساءل لأنه إذا قال أينشتاين إنه يعتبر الفضاء نسيجًا يسمى Space-time ، فإن الثقوب السوداء تصنع ثقبًا في الفضاء حرفيًا. ماذا لو ذهبنا تحت ثقب أسود ولم يحدث شيء؟ هل هذا يعني أن الثقوب السوداء خماسية الأبعاد أم أنها في فئتها الخاصة؟

شكرا على سؤالك الممتاز في الواقع ، أبعاد الثقب الأسود معقدة بالفعل بسبب تأثيرات قوة الجاذبية القوية. داخل الثقب الأسود ، يصبح الوقت "بُعدًا" ، مما يؤدي إلى ظهور المصطلح رباعي الأبعاد المألوف لدينا ، الزمكان. انظر إجابتنا عن حجم الثقب الأسود على سبيل المثال:
http://imagine.gsfc.nasa.gov/ask_astro/black_holes.html#970808

ومع ذلك ، لا أحد يعرف حقًا عدد الأبعاد التي يتكون منها الكون - لا يزال هذا مجالًا بحثيًا مثيرًا للغاية. اتضح أن الثقوب السوداء قد تكون قادرة على تقديم أدلة لمساعدة علماء الفلك في تقدير عدد الأبعاد التي يتكون منها الكون ، لأن هذه الأبعاد الإضافية "محسوسة" فقط خلال عمليات نشطة للغاية مثل داخل الثقب الأسود! في الواقع ، هناك العديد من التجارب التي تبحث عن أدلة للأبعاد الإضافية في كل من مسرعات الجسيمات والأشعة الكونية عالية الطاقة. راجع مواقع الويب التالية للتعرف على هذه التجارب.

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير فيرونيكا
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

هل هناك نوعان من الثقوب السوداء؟ أحدهما يشبه Cygnus X-1 ، والآخر عبارة عن ثقب أسود فائق الضخامة في نواة المجرة النشطة؟

نشكرك على الاتصال بخدمة Ask an Astrophysicist. الاختلاف الحقيقي الوحيد بين هذين النوعين من الثقوب السوداء هو الحجم. سيكون الثقب الأسود في ثنائي الأشعة السينية أكبر بعدة مرات من كتلة الشمس. يمكن أن يكون الثقب الأسود الموجود في مركز مجرة ​​نشطة أكبر بملايين المرات من كتلة الشمس. يمكن أن تصبح كبيرة جدًا لأن كثافة المادة في مركز المجرة عالية ، لذلك هناك الكثير من المادة لتتجمع.

يمكن أن يكون لكلا النوعين من الثقوب السوداء قرص تراكم. عادةً ما يأتي معظم الإشعاع الذي نكتشفه من قرص التنامي. سيكون القرص التراكمي للثقب الأسود فائق الكتلة أكبر بكثير من القرص الموجود في ثنائي الأشعة السينية. هذا يعني أن الإشعاع الذي نكتشفه يختلف على نطاق زمني أطول (أيام بدلاً من ميلي ثانية).

داميان أودلي
اسأل عالم فيزياء فلكية

قرأت في كتاب عن الثقوب السوداء أن تفردها يمكن أن يكون دائريًا إذا كان الثقب الأسود يدور ، إذا استدار. إلى جانب هذا الكتاب ، قال كل ما قرأته أن التفردات هي نقاط ذات كثافة لا نهائية وما إلى ذلك ، لكن لم يقل أي منهم أنها تدور. في الكتاب قال إن الثقوب السوداء يمكن تعريفها بالشحنة والدوران وشيء آخر. هل هذه معلومات خاطئة؟

يتم تحديد خصائص الثقوب السوداء بالفعل من خلال كتلتها وشحنتها ودورانها.

أبسط نوع من الثقوب السوداء هو المعروف باسم ثقوب شوارزشيلد السوداء ، والتي سميت على اسم العالم الذي اكتشف هذا الحل للنسبية العامة. تحتوي ثقوب Schwarzschild السوداء على صفر دوران (وهي غير تدور) وصفر شحنة. من الممكن أن تصف بعض الكتب هذا النوع من الثقوب السوداء فقط ، دون قول ذلك.

تُعرف الثقوب السوداء الدوارة باسم ثقوب كير السوداء ، والتي يمكن أن يكون لها بالفعل تفرد على شكل حلقة.

أتمنى أن يكون هذا قد أوضح الأمور قليلاً.

كوجي موكاي
اسأل عالم فيزياء فلكية

كيف يمكنني تصميم نموذج لثقب أسود لمشروع علمي؟ انا في الصف الثالث

إذا كان بإمكانك الحصول على قطعة من المطاط ، أو بعض الأقمشة الأخرى التي تتمدد. يمكنك استخدام ذلك كقياس للفضاء: ضع شيئًا ثقيلًا عليه ، سيكون مثل نجم عادي. لف القليل من الرخام حوله.

الآن قم بعمل ثقب في الورقة ، واسحب حواف الفتحة لأسفل. سيكون ذلك مثل الثقب الأسود.

كوجي موكاي
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

سحبها ثقب أسود؟

ماذا سيحدث لمدار الأرض إذا أصبحت الشمس ثقبًا أسود؟

شكرا لسؤالك حول مدار الأرض إذا أصبحت الشمس ثقبًا أسود. الشمس ليست ضخمة بما يكفي لتتطور إلى ثقب أسود ، وسوف تنهي حياتها في حوالي 4.5 مليار سنة كنجم قزم أبيض. لكن ، ربما تسأل عما سيحدث لمدار الأرض إذا انهارت كتلة الشمس فجأة في ثقب أسود (ليس هذا أمرًا معقولاً ، بالنظر إلى فهمنا لتطور النجوم ، ولكنه سؤال نظري مثير للاهتمام).

إذا حل ثقب أسود كتلة شمسية واحدة فجأة محل الشمس في مركز نظامنا الشمسي ، فلن تتغير مدارات الكواكب. هذا لأن القوانين الفيزيائية التي تحدد الحركة المدارية للأرض تعتمد فقط على الكتلة الفعلية للشمس ، وليس على ما إذا كانت موزعة داخل كرة (مثل الشمس) أو عند نقطة (مثل الثقب الأسود). أتمنى أن يجيب هذا على سؤالك.

يعتبر،
بادي بويد
اسأل عالم فيزياء فلكية

أريد أن أعرف كيف يمكن لثقب أسود صغير جدًا بحيث يبلغ حجمه 2 إلى 3 كيلومترات فقط أن يسحب نجمًا بأكمله إلى شقه.

كيف يأكل الفأر فيل؟ لدغة واحدة في كل مرة.

يمكن لثقب أسود في مدار قريب حول نجم أن يسحب الطبقات العليا من النجم بعيدًا عن السطح وينزل بئر جاذبيته. بمجرد أن تتجاوز المادة أفق حدث الثقب الأسود ، تختفي ، ويمكن للثقب الأسود أن يلتهم المزيد من الأشياء. يتبقى لك ثقب أسود أكبر قليلاً ونجم أقل كتلة قليلاً ، لذلك يمكن للثقب الأسود سحب المزيد من المواد من النجم. يستمر هذا حتى يختفي النجم ، ولا يزال جوع الثقب الأسود بلا هوادة.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

قبل أن تصل إلى أفق الحدث للثقب الأسود وتنجذب إليه ، هل تصل أولاً إلى فترة تدور فيها ولا تستطيع الخروج منه؟ لنفترض أن الجسم الثقيل يسحب الوقت معه. بخير. في نموذج مستوٍ ، سيمثل وقت السحب نوعًا جيدًا من الأنواع حول النجم أو أي شيء آخر. لنفترض أن شخصًا ما وجد جسمًا ضخمًا بدرجة كافية وله حجم جيد بما يكفي ، وانزلق شيئًا ما إلى هذا المستوى جيدًا ، ماذا سيحدث؟

نعم ، إذا كان الثقب الأسود يدور ، عليك أولاً أن تدور حوله قبل المرور عبر أفق الحدث.

رداً على سؤالك حول ما يمكن أن يحدث إذا انزلقت في ثقب أسود ، ستتمدد بفعل قوى المد والجزر وسيتباطأ وقتك كما لاحظ مراقب بعيد. لترى ما سيحدث لجسم يسقط في ثقب أسود (أو نجم نيوتروني) ، ألق نظرة

يمكنك أيضًا معرفة المزيد عن الثقوب السوداء من خلال إلقاء نظرة على تخيل الكون! صفحة عن الفيزياء الفلكية الأساسية عالية الطاقة للثقوب السوداء. يمكنك أيضًا البحث في القسم المتقدم ، حيث توجد قائمة بالكتب التي قد تجدها ممتعة.

كنت أتساءل ، ماذا سيحدث إذا مر ثقب أسود من خلال نجم ، دعنا نقول نجمًا من نوع B-O؟

هذا سيعتمد على كتلة الثقب الأسود. علماء الفيزياء الفلكية واثقون إلى حد ما من وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز العديد من المجرات. هذه كتلة أكبر بملايين المرات من الشمس ، وهي أكبر من معظم النجوم. أحد هذه الثقوب السوداء الهائلة سوف يمزق النجم ثم يتجمع الغاز. (انظر مناقشة تخيل الكون! حول نوى المجرة النشطة للحصول على مزيد من المعلومات حول هذه الأنواع من الثقوب السوداء الهائلة.) نحن واثقون أيضًا من أن النجوم الضخمة جدًا ستنتهي على شكل ثقوب سوداء ، كتلتها 5-10 أضعاف كتلة الشمس. سيكون تصادم مثل هذا الثقب الأسود مع نجم عادي عنيفًا جدًا ، وقد يؤدي إلى تعطيل النجم الطبيعي تمامًا.

وبشكل أكثر تخمينًا ، ربما تكونت الثقوب السوداء الأخف بكثير بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم. إذا مر ثقب أسود صغير عبر النجم ، فقد يستمر النجم دون الكثير من الاضطراب.

من المسلم به أنني أجهل تمامًا الدراسة العملية للفيزياء الفلكية القائمة على النسبية وميكانيكا الكم. أنا أستمتع بالفعل بدراسة الفيزياء الفلكية ، وأود أن أطرح بعض الأسئلة المتعلقة بالثقب الأسود والنجم المجاور المحتمل. لقد قرأت المقالة حول انبعاث الأشعة السينية من نجم إلى ثقب أسود وأردت معرفة ما إذا كانت هناك أي تكهنات تخطو خطوة إلى الأمام ماذا سيحدث إذا سقط نجم أو انطلق في ثقب أسود؟ السؤال الثاني: هل سيستمر النجم في الاندماج خارج أفق حدث الثقب الأسود أو داخله؟ إذا كان بإمكان النجم أن يستمر في الاندماج ، فهل التغيير في مساحة سطح النجم (بسبب زيادة الجاذبية لأنه أقرب إلى التفرد) سيسمح باستهلاك أكبر للوقود مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة؟ سأكون ممتنًا حقًا لأي فكرة يمكن أن تقدمها لي.

شيء واحد يجب مراعاته هو الأحجام النسبية للنجم وحجم (أفق الحدث) للثقب الأسود. على سبيل المثال ، نصف قطر الشمس هو

700000 كم لنصف قطر ثقب أسود له نفس الكتلة

للصيغة التي تصف نصف قطر Schwarzschild.)

لذا ، إذا كان الثقب الأسود المعني أكبر بضع مرات من شمسنا (يعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن النجوم الضخمة تذهب إلى مستعر أعظم وتترك ثقوبًا سوداء خلفها) ، فهي أصغر بكثير من النجم. في ثنائيات الأشعة السينية ، يوجد ثقب أسود ونجم عادي في مدار حول بعضهما البعض. النجم مشوه بفعل قوة المد للثقب الأسود ، لكنه طبيعي بخلاف ذلك ، وفقط ببطء (على مدى عدة ملايين من السنين) يفقد الغاز على الثقب الأسود. من النادر حدوث تصادم مباشر وجهاً لوجه ، لكن إذا حدث ذلك ، فسيكون عنيفًا للغاية وسيتمزق النجم بسرعة كبيرة. بهذه السرعة ، في الواقع ، ربما لن يكون لدى قلب النجم (حيث يحدث الاندماج) الوقت للاستجابة للظروف المتغيرة قبل أن يتمزق. قد تشكل بقايا النجم الممزقة تمامًا قرصًا حول الثقب الأسود.

ما يمزق النجم هو قوة المد ، أو انحدار مجال الجاذبية. يكون التدرج أقل بالنسبة للثقوب السوداء الأكثر ضخامة ، لذا إذا كان الثقب الأسود أكبر بمليار مرة من كتلة الشمس ، فقد تتمكن النجوم العادية من السقوط داخل أفق الحدث للثقب الأسود دون أن تتأثر بقوة المد والجزر. يُعتقد أن العديد من المجرات تحتوي على مثل هذه الثقوب السوداء الهائلة في مراكزها الخاصة ، على الرغم من أن الكتلة الاستنتاجية النموذجية أقل من مليار مرة من الطاقة الشمسية (10 إلى 100 مليون قد تكون نموذجية أكثر).

كوجي موكاي وتيم كالمان

هل يمكن لثقب أسود أن يمتص ثقبًا أسود آخر؟

نعم - على الرغم من ندرة الاصطدامات المباشرة للثقوب السوداء لأنها صغيرة بالنسبة لكتلتها.

كوجي موكاي
اسأل عالم فيزياء فلكية

ماذا سيحدث إذا اندمج ثقبان أسودان؟ هل سيؤدي تراكب حقول الجاذبية إلى تقلص نصف قطر أفق الحدث؟

يتم تحديد حجم أفق الحدث فقط من خلال كتلة الثقب الأسود ودورانه (إذا حدث أنه يدور). إذا كان اثنان يدوران حول بعضهما البعض (أو أي جسمين ضخمين مثل النجوم النيوترونية) ، فسيتم إصدار الكثير من الطاقة على شكل موجات الجاذبية. سيؤدي ذلك إلى تسرب الطاقة من النظام ، حتى يتم دمج الكائنين. يبدو أن الأصغر قد ابتلعها الأكبر ، لكنه في الحقيقة اندماج حول مركز كتلته المشترك ، وأفق الحدث سينمو وفقًا للكتلة الأعلى الجديدة.

يوجد أيضًا المزيد من المعلومات حول هذا في:

يمكن مشاهدة تجربتين تهدفان إلى اكتشاف وتأكيد ذلك في:

أتمنى أن يساعدك هذا،
مايكل عريضة لسؤال عالم فيزياء فلكية

داخل الثقب الأسود

أنا طالب في المدرسة الثانوية وكنت أتساءل عما إذا كان بإمكانك قضاء بضع دقائق من يومك المزدحم للغاية للإجابة على بعض الأسئلة المتعلقة بالثقوب السوداء لصف علم الفلك.

1. ماذا يحدث بالضبط للمادة الممتصة في الثقوب السوداء؟
2. ألن يمتلئ الثقب الأسود أخيرًا؟
3. هل يمكن الحفاظ على الحياة داخل الثقب الأسود؟
4. هل تستطيع رؤية الجزء الخلفي من الثقب الأسود؟

1. ربما تكون قد سمعت عن معادلة أينشتاين الشهيرة ، E = mc 2 ، والتي تعطي الطاقة المرتبطة بمادة ذات كتلة معينة م. عندما تسقط المادة في الثقب الأسود ، فإن عملية تسمى التراكم ، عادة ما يتم إشعاع حوالي 10 & # 37 من طاقة mc 2 مع اقتراب المادة من الثقب الأسود. يتم امتصاص 90 & # 37 الأخرى في الثقب الأسود ويضيف ببساطة إلى كتلته. في بعض الحالات ، لن يكون للمادة فرصة لإشعاع قدر كبير من الطاقة وتذهب كل الكتلة بشكل أساسي إلى الثقب الأسود.

2. في الواقع ، الثقب الأسود هو بالفعل نقطة هندسية ذات كثافة غير محدودة بشكل فعال. لا يوجد حد ملازم لكتلة الثقب الأسود. هناك منطقة حول الثقوب السوداء تسمى أفق الحدث. بمجرد أن يعبر أي شيء ، بما في ذلك الضوء ، أفق الحدث ، لا يمكنه الهروب أبدًا. هذا ما يعطي الثقب الأسود اسمه. يزداد حجم أفق الحدث كلما زاد حجم الثقب الأسود. هذا يسمح للثقب الأسود "بالنمو" ، بمعنى ما ، مع سقوط المزيد من الكتلة. هناك دليل قوي جدًا على أن بعض المجرات بها ثقوب سوداء ضخمة مثل مليار شمس في مراكزها (أحد الأمثلة على ذلك هو مجرة ​​سومبريرو. يمكنك انظر صورة هذه المجرة في
http://lheawww.gsfc.nasa.gov/users/ptak/agn/liner_llagn.html.

3. لا ، أي شيء يسقط في ثقب أسود سوف يسخن إلى درجات حرارة عالية جدًا (هذه هي الطريقة التي يتم بها إشعاع 10 & # 37 من الطاقة بعيدًا. تصبح المادة ساخنة جدًا ، في عملية مشابهة لكيفية احتراق النيازك والحطام الفضائي حتى دخولهم الغلاف الجوي للأرض). أيضًا ، بمجرد أن تقترب المادة كثيرًا من الثقب الأسود ، فإن قوى المد والجزر ستمددها بشكل رقيق جدًا (فكر فقط في تأثير القمر على محيطات الأرض ، ومن المرجح أن يكون الثقب الأسود النموذجي أكبر بكثير من القمر).

4. بحكم التعريف ، لا يمكنك رؤية ثقب أسود على الإطلاق. مرة أخرى ، لا يمكن حتى للضوء الهروب من أفق الحدث. من المثير للاهتمام ، مع ذلك ، أن الثقوب السوداء تشوه الفضاء لدرجة أنك إذا تمكنت من الدوران حول ثقب أسود بالقرب من أفق الحدث ، يمكنك رؤية الجزء الخلفي من رأسك. سوف ينحني الضوء المنعكس من مؤخرة رأسك حول الثقب الأسود حتى تتمكن من رؤيته. يمكنك مشاهدة بعض الأفلام التي توضح هذا وتأثيرات مماثلة للنجوم النيوترونية على:
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/htmltest/rjn_bht.html

آندي بتاك
لفريق Ask an Astrophysicist

قد يبدو هذا وكأنه سؤال غبي ، لكني أريد أن أعرف ما هو اسم مركز الثقب الأسود. أخبرني والدي أنه سيكون اسمًا رائعًا لفرقة موسيقى الروك الخاصة بي ، لكنه لم يتذكر ما كان عليه. إذا كان هناك العديد من المصطلحات القابلة للتطبيق ، فيرجى تضمينها جميعًا ، حيث لا يمكن الوثوق بذاكرة والدي.

يوجد في مركز الثقب الأسود نقطة تتفكك فيها قوانين الفيزياء. هذه النقطة تسمى "التفرد". يتم إخفاء هذه التفردات أو `` مغطاة '' بالثقب الأسود ، بحيث لا يمكن ملاحظة تأثيرات الانهيار من قبل الأشخاص في الخارج.

ومع ذلك ، من المعروف أن الثقوب السوداء الصغيرة تتحلل من خلال العملية المعروفة باسم "إشعاع هوكينغ". إنها مسألة نقاش حاليًا حول ما إذا كانت التفرد تختفي جنبًا إلى جنب مع الثقب الأسود الذي يلبسه ، أو ما إذا كنت قد تركت مع ما يسمى بـ "التفرد العاري".

لن أقترح أن تطلق على فرقتك اسم 'Naked Singularity' ، حيث قد يساء فهم المصطلح من قبل جمهورك ويؤدي إلى تدهور الأخلاق العامة ، وهو ليس جزءًا من ميثاق ناسا.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

إذا انهار نجم كبير في حالة تفرد ، فقد قيل لي إنه بالفعل يصبح صغيرًا للغاية. ما مساحة الفضاء التي سيشغلها الثقب الأسود في مركز M87؟ هل هي صغيرة مثل ثقب أسود كتلة شمسية واحدة أم أن هناك اختلاف في الأحجام فيما يتعلق بالتفردات؟ هل الثقب الأسود في مركز M87 يعتبر تفردًا؟

شكرًا جزيلاً إذا أمكنك توضيح هذا للجمهور الذي سأل عن هذا المحجر عدة مرات

وفقًا للفيزياء الكلاسيكية ، فإن حجم تفرد أي سيكون الثقب الأسود صفرًا. ومع ذلك ، عندما تفكر في فيزياء الكم ، يكون للفرد حجم بالفعل.

لست متأكدًا من حجم تفرد الثقب الأسود في مركز M87 ، لكن سيكون هناك اعتماد على كتلة الثقب الأسود. وفقًا لـ Cosmology Primer على موقع Berkeley على الويب:

التفرد الذي بدأ الكون كله كان بحجم عشرة سنت (!)

باربرا وأمبير ستيفان
لفريق "اسأل عالم فيزياء فلكية"

فهم أن التفرد هو البقايا النظرية للمستعر الأعظم ، وأن التفرد له كتلة ، فإن السؤال الذي أطرحه يتعلق بقرص التراكم الذي يتشكل عندما تكون التفرد بالقرب من نجم (Cygnus X-1 كمثال). إذا تم سحب المادة إلى التفرد من المصدر الخارجي ، فماذا يحدث للمادة المتراكمة بمجرد انهيارها في التفرد؟ يفرض الاستدلال الخطي أن التفرد يجب أن يكتسب كتلة من هذا المصدر الخارجي. هل من الممكن أن يكتسب التفرد في نهاية المطاف ما يكفي من مادة "مانحة" لإعادة بناء بنية فيزيائية ، مما يؤدي في النهاية إلى عكس حالة الكائن من حالة فردية إلى جسم فائق الكتلة (مشابه لنجم نيوتروني)؟ السؤال أكاديمي ، لكن هذه ظاهرة حيرتني لوقت طويل. شكرا!

يمكن أن تنتج الثقوب السوداء من المستعرات الأعظمية ، لكن آليات الإنتاج الأخرى ممكنة. قد تحتوي العديد من المجرات على سبيل المثال ، بما في ذلك مجرتنا ، على ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكزها ، والتي نمت بالتراكم حيث كانت كثافة المجرات أعلى. عندما يتم حشر كتلة كافية في مساحة صغيرة بما فيه الكفاية سينتج ثقب أسود. إذا تمت إضافة مادة إلى نجم نيوتروني على سبيل المثال ، في مرحلة ما (في مكان ما بين 1.4 و 3 كتل شمسية) لا يمكن للضغط الداخلي داخل النجم مقاومة الجاذبية ويتكون ثقب أسود. سيكون من المستحيل تقريبًا اكتشاف الثقوب السوداء المعزولة. ومع ذلك ، هناك عدد من النجوم الثنائية ، حيث يكون أحد الزوجين عبارة عن جسم مضغوط (قزم أبيض أو نجم نيوتروني أو ثقب أسود) يجمع مادة من رفيقه (ويولد أشعة سينية وأشعة جاما في هذه العملية) ودراسات حول تشير حركة النظام الثنائي (باستخدام إزاحات دوبلر للخطوط الطيفية) إلى أن الجسم المضغوط ضخم جدًا بحيث لا يمكن أن يكون نجمًا نيوترونيًا. Cygnus X-1 هو مجرد ثنائي ، حيث يبدو أن الكتلة المحتملة للجسم المضغوط أكبر بكثير من 3 كتل شمسية.

إن إضافة كتلة إلى الثقب الأسود تجعله أكثر ضخامة. لا تملأه.قد تمثل الكوازارات حالات ابتلعت فيها الثقوب السوداء أجزاء كبيرة من مجرات بأكملها - مليارات الكتل الشمسية! بمجرد دخول المادة إلى الثقب الأسود ، لا يمكن رصدها. كل ما يمكننا معرفته عن هذا الثقب الأسود هو كتلته وشحنته وزخمه الزاوي. كل شيء آخر مفتوح لتكهنات غير قابلة للاختبار.

في عام 1974 ، توصل ستيفن هوكينج إلى اكتشاف مفاجئ مفاده أن ميكانيكا الكم تسمح للثقوب السوداء بانبعاث الجسيمات ، وهو تأثير محظور تمامًا في ظل الميكانيكا الكلاسيكية. (هناك العديد من المواقف في الفيزياء النووية حيث يمكن للجسيمات الكمومية أن "تنفق" بالمثل عبر ما يمكن أن يكون خلاف ذلك حواجز غير قابلة للاختراق.) بالنسبة للثقوب السوداء الضخمة ، يكون معدل هروب الجسيمات منخفضًا جدًا. إن التفرد مع كتلة الشمس ، على سبيل المثال ، من شأنه أن يفقد جزءًا ضئيلًا تمامًا من كتلته على مدى عدة مليارات من الأعمار الشمسية. لا يزال تأثير مثير للاهتمام رغم ذلك!

أجرى هوكينغ بعض المناقشات الجيدة حول الثقوب السوداء في كتابيه الشهيرين "موجز تاريخ الزمن" و "الثقوب السوداء والأكوان الصغيرة". تخيل الكون! يتضمن مراجع جيدة أخرى في قسم الثقوب السوداء. قسم ثنائيات الأشعة السينية ذو صلة أيضًا. آمل أن تكون هذه الإجابة مفيدة.

في مركز الثقب الأسود ، يكون حجم نقطة التفرد صفرًا وكثافة لانهائية. أعلم أن التفرد هو نقطة في الفضاء وليس كائنًا بأبعاد محددة ، ولكن كيف يمكن لشيء ما أن يكون حجمه صفريًا وكثافة لا نهائية؟

من الصعب بالفعل فهم هذا. في الواقع ، في مركز الثقب الأسود ، يمتلك الزمكان انحناءًا لانهائيًا ، ويتم سحق المادة إلى كثافة غير محدودة تحت تأثير الجاذبية اللانهائية. عند التفرد ، يتوقف المكان والزمان عن الوجود كما نعرفهما. تنقسم قوانين الفيزياء كما نعرفها إلى حالة فردية ، لذلك ليس من الممكن حقًا تخيل شيء ذي كثافة غير محدودة وحجم صفري. يمكنك التحقق من موقع الويب للحصول على مزيد من المعلومات حول الثقوب السوداء والتفردات:
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/htmltest/rjn_bht.html.

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير كوجي
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

لقد طرح أخي فكرة تبدو منطقية يبدو أنها تتعارض مع الصورة المعتادة لـ "الحجم الصفري والكثافة اللانهائية" لفرد الجاذبية. يلاحظ أنه إذا كان الحجم صفرًا حقًا ، فيجب أن يكون المحتوى أيضًا.

هذا يعني أن المادة الموجودة في الثقب الأسود يجب أن يكون لها حجم محدود ، حتى لو كان صغيرًا للغاية ، بحيث لا يزال من الممكن وجودها. أيضًا ، ألا يسمح مبدأ هايزنبرغ بشيء بحجم قابل للقياس تمامًا - صفر -؟

لإعادة صياغة ما قاله أخيك: الكتلة تساوي الحجم مضروبًا في الكثافة ، وبما أن أي عدد مضروبًا في الصفر يساوي صفرًا ، يجب أن يكون للمفرد حجم غير صفري حتى يكون له أي كتلة. لكن اللانهاية ليست رقمًا عاديًا ، والصفر في اللانهاية يمكن أن يكون أي رقم بين الصفر واللانهاية. لذا ، أخوك مخطئ في استخدام هذا المنطق المعين.

لكنك محق في إحضار Heisenberg. يكون التفرد صحيحًا إذا التزمت فقط بالنسبية العامة ، وهي ليست نظرية كمومية. لم يقم أحد بتطوير نظرية كمومية مقنعة للجاذبية حتى الآن ، ولكن عندما يقوم شخص ما بذلك ، فمن المؤكد تقريبًا أن نعدل مفهومنا عن التفرد.

كوجي وأمبير فلاديمير
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

عندما يدخل الضوء إلى ثقب أسود ، هل ينحني أم ينحني؟

يمكن للضوء الذي يدخل الثقب الأسود أن ينحني. ومع ذلك ، فإن الضوء يعتقد أنه يسير بشكل مستقيم ، ومن وجهة نظره فهو كذلك. (ضع في اعتبارك المشي حول الأرض على خط الاستواء. تعتقد أنك تسير دائمًا في نفس الاتجاه ، ولكن بالنسبة لشخص يراقبك من الفضاء ، فأنت تسير في دائرة.) تسير بشكل مستقيم قدر الإمكان عبر الفضاء المنحني.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

إذا حان الوقت للوقوف في الثقب الأسود ، فأين بدأ الوقت مرة أخرى خارج الثقب الأسود؟

من المضلل بعض الشيء أن نقول إن "الزمن لا يزال قائماً" داخل الثقب الأسود. في الواقع ، إذا تمكنت من النجاة من رحلة إلى ثقب أسود (وهو ما لم تستطع فعله) ، فلن تكون على دراية بأي تباطؤ في أي ساعة حملتها أثناء سقوطك. ومع ذلك ، إذا كان بإمكانك مقارنة سرعة ساعتك بـ ساعة مرجعية تبقى بعيدة ، ثم يبدو أن الساعة التي تسقط في الثقب الأسود تتباطأ بالنسبة للساعة البعيدة عن الثقب. المكان الذي يبدو أن السقوط في الساعة "يتوقف" فيه هو السطح الكروي الذي يسمى أفق الحدث. يعتبر هذا أيضًا بمثابة حدود الثقب الأسود ، حيث لا يمكن لأي شيء أن يقطع هذا السطح الهروب. لمزيد من المعلومات ، انظر إلى إدخالات أفق الحدث على صفحة الويب الخاصة بنا:

تيم كالمان
لفريق اسأل عالم فيزياء فلكية

الضوء والمادة من الثقوب السوداء بما في ذلك إشعاع هوكينغ

ما هي المعلومات المتوفرة بخصوص الكمية الزائدة من انبعاثات الأشعة السينية المحيطة بالثقب الأسود؟ ما أهمية انبعاثات الأشعة السينية حول الثقب الأسود؟

أول مكان نقترح عليك أن تنظر إليه هو صفحات الثقب الأسود في Imagine the Universe! تحت القسم الأساسي والمتقدم. هناك يمكنك العثور على معلومات حول Black Holes وعلى وجه التحديد ثنائيات الأشعة السينية (والتي نعتقد أنها ما تسأل عنه).

يُلاحظ وجود العديد من النجوم في أنظمة ثنائية ، حيث يدور نجمان حول بعضهما البعض (حيث تدور الأرض حول الشمس). والشيء الآخر الذي يجب معرفته هو أنه كلما زادت كتلة النجم زادت سرعته في استهلاك وقوده النووي (معظمه من الهيدروجين) ، لذلك كلما أسرع نجمًا في "موته".

إذا كان لدينا نظام نجمي ثنائي ، وانفجر النجمان الأكثر ضخامة على شكل مستعر أعظم وترك وراءه نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود ، فسيؤدي ذلك إلى نظام نجمي ثنائي بنجم عادي ومضغوط. كائن يدور حول بعضها البعض. كل هذه الأشياء التي تعمل بشكل نادر ، ولكن هناك أكثر من مليار نجم في المجرة ، لذلك حتى الأشياء النادرة تحدث كثيرًا إلى حد ما.

الآن ، تخيل أن "النجم العادي" ينفد من وقوده. أول شيء ستفعله هو التوسع مع دخولها "مرحلة العملاق الأحمر" ، حيث ستكون شمسنا بعد حوالي 4،000،000،000 سنة من الآن. بعد ذلك ، سوف يمتد بعض الغلاف الجوي الخارجي للنجم على الثقب الأسود. سوف يسقط في النهاية ، وفي هذه العملية يصبح ساخنًا جدًا. يمكننا أن نلاحظ هذا الغاز الساخن بواسطة تلسكوبات الأشعة السينية ، لذلك نسمي هذا ثنائي الأشعة السينية.

فيما يتعلق بأهمية انبعاث الأشعة السينية ، يجب أن نلاحظ تأثيرات الثقب الأسود ، وبالتالي نتعلم شيئًا عنه. الثقوب السوداء لا تصدر ضوءًا ، بل إنها كثيفة جدًا لدرجة أنها تحبسه. لذلك ، فإن أفضل طريقة للتعرف عليها هي من خلال مراقبة المواد التي تؤثر عليها. تعد مراقبة الأشعة السينية من ثنائي الأشعة السينية إحدى الطرق الفعالة للقيام بذلك.

لماذا يؤدي تراكم المادة على الثقوب السوداء إلى جعلها مضيئة؟

عندما تسقط المادة في الثقب الأسود ، وقبل أن تدخل أفق الحدث ، فإنها تحول طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية وبالتالي تلتقط الكثير من السرعة. ثم يتم تحويل بعض هذه الطاقة إلى ضوء وطاقة كهرومغناطيسية أخرى. لكن الجزء الأكثر إضاءة من الثقوب السوداء هو نفاثات المادة المتسارعة المنبعثة من المناطق القطبية. من المحتمل أن تكون هذه ناتجة عن المجال المغناطيسي الدوار القوي جدًا الذي يرتبط عادةً بالثقوب السوداء.

اريك كريستيان
اسأل عالم فيزياء فلكية

هل من الممكن أن تحلق جسيمات عالية السرعة (قريبة من ج) حول نجم نيوتروني / ثقب أسود؟ وإذا كان الأمر كذلك ، فهل يمكن لهذا في الواقع "تركيز" الأشعة السينية بحيث تنبعث فقط على طول مستوى قرص التراكم؟

إذا كان الأمر كذلك ، تخيل أن الجسم يميل ببطء من الشمال إلى الجنوب. سنرى الأشعة السينية فقط عندما تكون وجهة نظرنا في نفس مستوى قرص التراكم.

هذا سؤال مثير للاهتمام. يمكن أن تصل المادة المتراكمة على الثقب الأسود إلى سرعات نسبية. أعتقد أن السؤال الذي تطرحه هو ما إذا كانت كثافة الطاقة في قرص التراكم عالية بما يكفي لإحداث انحناء كبير للضوء. الجواب لا. يهيمن مجال الجاذبية للثقب الأسود أو النجم النيوتروني.

إذا نظرنا إلى القرص تقريبًا من الحافة وكان القرص متوهجًا (أي أصبح أكثر سمكًا باتجاه حافته الخارجية) فسوف يحجب مصدر الأشعة السينية المركزي. إذا كان القرص مشوهًا أو متذبذبًا ، فقد نرى تعديلًا دوريًا لتدفق الأشعة السينية.

داميان أودلي
من أجل فريق اسأل عالم الفيزياء الفلكية

أقوم بتدريس فصل علم الفلك للصف العاشر ولست واضحًا بشأن كيفية إنشاء المجال المغناطيسي الدوار القوي للثقب الأسود نفثات من المادة المتسارعة المنبعثة من المناطق القطبية. كيف تخرج هذه المادة / الطاقة من أفق الحدث؟ شكرا لك على وقتك.

هذا سؤال جيد للغاية ، ولا يزال العلماء يحاولون حله.

ومع ذلك ، لا يعني ذلك أن الطائرات تهرب من داخل أفق الحدث. لا شيء يستطيع الهروب من أفق الحدث ، بحكم التعريف! بدلاً من ذلك ، يُعتقد أن النفاثات تنشأ في قرص التراكم الذي يحيط بأفق الحدث.

عادة لا يمكن للسائل الذي يسقط على جسم صغير أن يسقط عليه مباشرة - فمعظم المادة ستفقد الجسم في البداية ، وتدور حوله ، ولن تتمكن إلا تدريجياً من ضرب الجسم المركزي. فكر في تجفيف حوض الاستحمام الخاص بك: أقراص التراكم هي المكافئ السماوي لهذه الظاهرة ، ويمكن العثور عليها حول الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية أو الأقزام البيضاء أو حول النجوم العادية (يُعتقد أن الكواكب تتشكل من قرص تراكم حول نجم أولي).

يبدو أن أقراص التراكم حول مجموعة متنوعة من الكائنات قادرة على إنتاج نفاثات (من المؤكد أن النجوم الأولية تفعل ذلك ، بالإضافة إلى تراكم الثقوب السوداء). إنها فقط تلك الموجودة في الثقب الأسود المتراكم تميل إلى أن تكون الأسرع والأكثر إثارة. القاعدة العامة هي أن سرعة النفاثة تساوي تقريبًا سرعة هروب الجسم المركزي - لذا فإن النفاثات من الثقوب السوداء المتصاعدة تقترب من سرعة الضوء ، في حين أن نفاثات النجم الأولي تكون أكثر راحة.

على الرغم من أن أقراص التراكم لديها طاقة كافية لإخراج جزء صغير من المواد المتساقطة على شكل نفاثات ، إلا أنه ليس من الواضح بالضبط كيف. يُعتقد أن أقراص التراكم تولد مجالًا مغناطيسيًا متشابكًا ، وهو على الأرجح ما يوازي النفاثات. ومع ذلك ، لا يزال علماء الفيزياء الفلكية يعملون على تفاصيل كيفية رفع المادة من قرص التراكم في المقام الأول ، وكيف يمكن للقوة المتسارعة (ربما ضغط الإشعاع) التغلب على جاذبية الجسم المركزي.

يعتقد بعض المنظرين أن هناك شيئًا مميزًا بشأن النفثات القادمة من الثقوب السوداء ، وأن الخاصية الجوهرية للثقوب السوداء تساعد في تكوين مثل هذه النفاثات القوية. يختلف المنظرون الآخرون.

كوجي موكاي وماجي ماسيتي
اسأل عالم فيزياء فلكية

نحن فريق بحث مهتم باستخدام الثقوب السوداء كمصدر للطاقة. إذا كان بإمكانك إرسال أي معلومات إلينا حول هذا الموضوع ، فسيكون ذلك موضع تقدير كبير.

الثقوب السوداء تشبه 40 طنًا من الغوريلا ، يجلسون أينما يريدون. وستكون هذه مشكلة كبيرة في استخدامها كمصدر للقوة. كيف يمكنك الحصول على واحد حيث يمكنك استخدامه ، وكيف يمكنك الاحتفاظ به هناك بمجرد الحصول عليه. الثقوب السوداء هي مصادر لكميات هائلة من الطاقة وهي مسؤولة عن بعض أكثر الأجسام سطوعًا في عالمنا (AGN ، إلخ) بالإضافة إلى بعض الوحوش الضخمة في مجرتنا. إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل ، فيمكنك القراءة عنها في Imagine the Universe! يقترح المقال عن الثقوب السوداء أيضًا عدة كتب للقراءة حول هذا الموضوع.

في حين أن معظم ما كتب عن استخلاص الطاقة المفيدة من الثقوب السوداء هو في الخيال العلمي ، فإليك بعض المراجع الجيدة. تُعرف إحدى طرق استخراج الطاقة من الثقب الأسود بعملية بنروز. تأتي الطاقة من تقليل الزخم الزاوي للثقب الأسود (أو أي جسم ضخم). تم تقديم وصف للمستوى الشائع في كتاب Nigel Calder بعنوان "Einstein's Universe" في فصل "Ultimate Waterfall" ووصف على مستوى الدراسات العليا مذكور في برنارد شوتز "دورة أولى في النسبية العامة" ، صفحة 304-305. ينتج عن عملية هوكينج أيضًا مصدر طاقة "حر" لأن الثقب الأسود "يتبخر" ميكانيكيًا كميًا ، حيث تحمل الفوتونات الطاقة بعيدًا (تمت مناقشته أيضًا في كتاب شوتز).

هل هناك أي جسيمات دون ذرية قادرة على الهروب من أفق حدث الثقب؟

لا. من المعتقد أنه بمجرد أن يكون الجسيم داخل أفق الحدث ، فإنه لا يمكنه الهروب أبدًا ، بغض النظر عن نوعه. هناك ظاهرة تنبأ بها الدكتور هوكينج حيث تنبعث جزيئات نشطة من خارج أفق الحدث مباشرة (انظر إشعاع هوكينغ في قاموس تخيل الكون!) ، ولكن حتى ذلك الحين لا تأتي الجسيمات من داخل أفق الحدث.

كيف يمكن للثقوب السوداء أن تنبعث منها مادة حتى لو كان مجال جاذبيتها شديدًا؟

الثقوب السوداء تنبعث منها مادة لأن مجال جاذبيتهم مكثف للغاية.

على وجه التحديد ، تصدر الثقوب السوداء جزيئات من خلال عملية تعرف باسم إشعاع هوكينغ.

ما يُعتبر عادةً مساحة فارغة مليء بـ "أزواج افتراضية" وهي أزواج جسيم ومضاد تظهر إلى الوجود وتفصل مسافة قصيرة جدًا وتعود معًا وتختفي بعد وقت قصير جدًا. يحدث هذا بسرعة كبيرة لدرجة أن الكون لا يلاحظ وجود كتلة طاقة إضافية لفترة قصيرة. يسري قانون الحفاظ على الطاقة فقط لفترات طويلة بما فيه الكفاية ، ويمكن انتهاكه لفترة وجيزة.

في جوار الثقب الأسود ، يمكن للزوج الافتراضي أن يبرز إلى الوجود ، وعندما ينفصلان ، يمكن للمرء أن يتعمق في الثقب الأسود لدرجة أن سقوطه يطلق طاقة كافية بحيث يمكن للجسيم الآخر أن يستمر في الوجود ، خارج الثقب ، مع الطاقة الإجمالية للزوج الافتراضي تساوي صفرًا.

يتطلب مجال جاذبية ضخم إطلاق مثل هذه الكمية الكبيرة من الطاقة عندما يسقط الجسيم على مسافة قصيرة جدًا. توجد مثل هذه الحقول الضخمة حول الثقوب السوداء فقط.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

إذا كان مبدأ هوكينغ للإشعاع أن الثقوب السوداء قادرة على إصدار نوع من الإشعاع ، فهل يعني ذلك أنها قادرة على الموت في النهاية أو أن تصبح ضعيفة للغاية لأنها تطلق الطاقة؟

شكرا لك على سؤالك. انت على حق. من خلال إصدار إشعاع هوكينج ، تفقد الثقوب السوداء الطاقة وتتقلص في الحجم كما تفعل ذلك (منذ معادلة أينشتاين الشهيرة e = mc 2 حيث الكتلة والطاقة متكافئتان). في النهاية سوف تختفي تمامًا ، وغالبًا ما يشار إلى هذه العملية باسم "تبخر الثقب الأسود". لاحظ أن هذه عملية بطيئة جدًا وأن أصغر الثقوب الخلفية فقط (العديد ، العديد من الثقوب ذات الحجم أقل من الشمس) سيكون لديها الوقت لتبخر بشكل كبير خلال 14 مليار سنة من تاريخ دخول الكون.

- مايكل لوينشتاين وآمي فريدريكس
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

لدي مشكلة صغيرة في فهم إشعاع هوكينغ وتبخر الثقب الأسود. لقد سمعت حتى الآن تفسيران مختلفين للإشعاع الصقور. أحدها هو فصل أزواج الجسيمات / الجسيمات المضادة بسبب مجال الجاذبية الشديد للثقب الأسود. والآخر هو هروب بعض الجسيمات بسبب عدم اليقين الكمومي في سرعة الجسيمات دون الذرية التي يمكن أن تسمح للجسيم بالسفر لفترة وجيزة أسرع من الضوء.

أيضًا ، فهمي الحالي لتبخر الثقب الأسود هو أنه بسبب إشعاع هوكينغ ، فإن الثقوب السوداء تنبعث منها بالفعل طاقة وسوف تتبخر بشكل دائم بسبب فقدان الطاقة هذا. هذا غير منطقي في سياق نوع الجسيم / الجسيم المضاد لإشعاع هوكينغ. يبدو أن حجم الثقب الأسود يجب أن يزداد بالفعل لأنه يكتسب في الواقع مادة / طاقة من خلال هذه العملية. زوج الجسيم / الجسيم المضاد ليس في الواقع جزءًا من الثقب الأسود ولكنه مستعار من الطاقة. هل يمكنك من فضلك فهم كل هذا بالنسبة لي؟

شكرا على سؤالك. أنت محق في أن هناك طرقًا متعددة لتصور توليد إشعاع هوكينغ. الأول هو بالفعل فصل أزواج المادة الافتراضية / المادة المضادة عن طريق قوة الجاذبية الشديدة التي يمارسها الثقب الأسود ، والآخر هو النفق الكمومي للجسيم ، مثل الفوتون خارج أفق حدث الثقب الأسود.

كلتا الحالتين تصفان تبخر الثقب الأسود. أفضل طريقة للتفكير في سبب فقدان الثقب الأسود للطاقة في سيناريو المادة / المادة المضادة هي أن الجسيمات تتشكل بالفعل على حساب طاقة الجاذبية (والتي ترتبط بعد ذلك بخصائص الزمكان). تأمل المثال التالي. لنفترض أن هناك جسيمًا يتحرك باتجاه كتلة كبيرة - يشعر الجسيم بجاذبية الكتلة. يبذل مجال الجاذبية طاقة وضع على الجسيم والتي بدورها تتحول إلى طاقة حركية للجسيم المتحرك. للحفاظ على الطاقة الكلية ، تصبح الطاقة الكامنة للكتلة أكثر سلبية. في الواقع ، تتعرض الكتلة لفقدان الطاقة الكامنة حيث يختبر الجسيم مكاسب في الطاقة الحركية. وبنفس الطريقة ، في أفق حدث الثقب الأسود ، جسيمان افتراضيان - كما تقول الفوتونات - منفصلان بسبب قوة الجاذبية للثقب الأسود ، يضيف أحدهما طاقة سالبة عند سقوطه في الثقب الأسود ، والآخر (الآن حقيقي الجسيم).

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير كوجي
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

ما هي درجة حرارة الثقب الأسود؟

يتم تحديد درجة حرارة الثقب الأسود من خلال "درجة حرارة إشعاع الجسم الأسود" للإشعاع الذي يأتي منه. (على سبيل المثال ، إذا كان هناك شيء ساخن بدرجة كافية لإصدار ضوء أزرق ساطع ، فإنه يكون أكثر سخونة من شيء ساخن أحمر خافت.)

بالنسبة للثقوب السوداء التي تساوي كتلة شمسنا ، يكون الإشعاع الصادر منها ضعيفًا وباردًا جدًا لدرجة أن درجة الحرارة لا تزيد عن واحد على عشرة ملايين درجة فوق الصفر المطلق. هذا أكثر برودة مما يمكن للعلماء أن يصنعوا الأشياء على الأرض حتى سنوات قليلة مضت (وفاز اختراع طريقة للحصول على الأشياء الباردة بجائزة نوبل هذا العام). يُعتقد أن بعض الثقوب السوداء تزن مليار ضعف وزن الشمس ، وستكون أكثر برودة بمليار مرة ، وأبرد بكثير مما حققه العلماء على الأرض.

ومع ذلك ، على الرغم من أن هذه الأشياء شديدة البرودة ، يمكن أن تكون محاطة بمواد شديدة السخونة. عندما يسحبون الغاز والنجوم لأسفل في آبار الجاذبية الخاصة بهم ، تحتك المادة بنفسها بجزء جيد من سرعة الضوء. يؤدي هذا إلى ارتفاع درجة حرارتها إلى مئات الملايين من درجات الحرارة. الإشعاع الصادر عن هذه المادة الساخنة المتساقطة هو ما يدرسه علماء الفلك ذوو الطاقة العالية.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

تشكيل الثقوب السوداء

ما أفهمه عن المستعر الأعظم هو أن الانفجار نفسه يرجع أساسًا إلى موجة الصدمة الناتجة عن ارتداد النجم النيوتروني ، لكنني لا أعرف كيفية ربط هذه الصورة بمستعر أعظم يؤدي إلى ثقب أسود.

هل يتوقف الانهيار عند مستوى انحلال الباريون لفترة كافية للارتداد ، بغض النظر عما إذا كان الانهيار المستمر يحدث أم لا؟

نعم ، في تكوين النجم النيوتروني ، يكون المعصوم كبيرًا لدرجة أنه يتم ضغطه بنسبة تصل إلى 50٪ أكبر من كثافته الطبيعية. في النجم النيوتروني ، تكون القوة النووية قوية بما يكفي لإحداث ارتداد من هذا الانضغاط ، مما يعطي دفعة خارجية للطبقات الخارجية المتبقية من الداخل النجمي.

ومع ذلك ، فإن الارتداد ليس سوى جزء من الآلية التي يولد بها المستعر الأعظم طاقته. طاقة الارتباط للنجم النيوتروني أقل بكثير من طاقة النواة غير المنهارة. الكمية الهائلة من الطاقة المتولدة من تشكل النجم النيوتروني هي التي تحرك المستعر الأعظم.وينطبق الشيء نفسه على تكوين الثقب الأسود ، باستثناء أن طاقة الارتباط للثقب الأسود أقل من نجم نيوتروني ، وبالتالي سيكون الانفجار أكثر نشاطًا إلى حد ما. لذا فإن تشكيل الثقب الأسود لا يزال يتضمن انفجارًا.

طريقة أخرى للتفكير في نفس المشكلة: إذا كان الارتداد هو المصدر الوحيد للطاقة الدافعة للمستعر الأعظم ، فإن الطبقات السطحية للنجم سترتد فقط إلى نصف قطرها الأصلي قبل الانهيار النجمي إذا لم يتم توليد طاقة من التكوين للنجم النيوتروني ، مثل إسقاط كرة خارقة على الأرض وتركها ترتد مرة أخرى. إن تأثير الارتداد يشبه إلى حد ما جعل الأرضية تقفز إلى الأعلى عند الكرة الخارقة ، لذا فهي ترتد إلى أعلى إلى حد ما. ولكن في هذه الحالة ، تكون طاقة الارتباط المنبعثة في الانفجار أكبر: يتم طرح الكرة الخارقة في الفضاء الخارجي بدلاً من الارتداد إلى أعلى.

جيسي ألين وجيم لوشنر
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

كيف يمكن ضغط النجم لتكوين ثقب أسود؟

الجاذبية تقوم بالعمل. عندما يكون لديك مادة كافية معًا ، يمكن أن تكون الجاذبية قوية جدًا. وكلما زاد حجم الكتلة لديك ، كلما احتجت إلى انخفاض الكثافة لتكوين ثقب أسود.

إذا توقف كل الاحتراق النووي في نجم أكبر من حوالي 1.4 كتلة شمسية ، وتم السماح للنجم بالتبريد والتصلب ، فلن تكون المادة المتصلبة قوية بما يكفي لتحمل وزنها ، وسوف تنهار مع دفع الإلكترونات إلى الداخل. البروتونات لتكوين النيوترونات. مادة النجم النيوتروني هذه أقوى ، لكن قطر النجم سيكون حوالي 20 كم فقط. إذا تراكمت على المزيد من المواد ، فستصل في النهاية إلى النقطة التي يوجد فيها الكثير من الجاذبية بحيث لا تستطيع حتى النيوترونات الاحتفاظ بها ، وسينهار النجم في ثقب أسود.

ديفيد بالمر وسمر صافي حرب
اسأل عالم فيزياء فلكية

انتهيت للتو من قراءة كتاب كيب ثورن "الثقوب السوداء وإعوجاج الزمن". يبدو أنني أتذكر مقالًا في الأشهر الستة الماضية أو نحو ذلك ، كما فكرت من صفحات نيويورك تايمز للعلوم ، حول نظرية جديدة حول النجوم المنهارة التي سمحت للثقوب السوداء بالتشكل من نجوم أصغر بكثير مما كان يعتقد سابقًا. كانت الآلية على ما أذكر هي إطلاق موجة قصيرة من الإشعاع بحيث يتم تحرير ضغط النيوترون الذي يمنع النجم عادة من الانهيار. أتذكر أن أحد المؤلفين كان في الثمانينيات من عمره والآخر في التسعينيات. هل يمكن أن تعطيني إشارة إلى هذا العمل؟

أعتقد أنك تشير إلى ورقة كتبها جيرالد براون مع هانز بيث بعنوان "سيناريو لعدد كبير من الثقوب السوداء منخفضة الكتلة في المجرة". نُشر البحث في مجلة الفيزياء الفلكية ، المجلد 423 ، الصفحة 659 ، في مارس 1994. الآلية التي يقترحونها "تخفف" المعادلة التي تحكم انهيار نجم نيوتروني بحيث يمكن للنجوم ذات الكتلة الأقل التي كان يعتقد سابقًا أن تنتج ثقوبًا سوداء بعد انفجار سوبرنوفا. بلغ هانز بيته 90 عامًا في يوليو الماضي ، وقد تم منحه جائزة باسمه من قبل وكالة الأنباء الجزائرية. ستُمنح الجائزة سنويًا لعالم فلك أو فيزيائي نووي (أو شخص كلاهما!). يعتبر هانز نفسه عالم فلك وعالم فيزياء نووية ، وهو الشخص الذي شرح توليد الطاقة في الشمس من خلال اندماج الهيدروجين بالهيليوم. حصل على جائزة نوبل عن هذا البحث عام 1967. وهو كنز وطني وكما سترون في

لا يزال عضوًا حيويًا وسعيدًا في مجتمع الفيزياء. في الواقع ، لا يزال ينشر. كانت آخر ورقته البحثية في "Ap. J" في ديسمبر ، عن Supernova Shocks. أنا آسف لأنني لا أعرف عمر المؤلف الآخر للورقة.

هذا دعاية دعاية حول المشروع الذي ظهر في Physics News Update:

لماذا لا تغادر المزيد من السوبرنوفا خلف النجوم النابضة؟ اقترح كل من هانز بيته ، الرائد في دراسة الفيزياء النووية النجمية لعقود من الزمن ، وجيرالد براون من ستوني بروك ، أن بعض النجوم المنهارة - بكتل منخفضة تصل إلى 18 كتلة شمسية - تمتنع مؤقتًا عن التلاشي في ثقب أسود وبدلاً من ذلك توقف عند مستوى النجم النيوتروني من الانضغاط لفترة كافية لإحداث انفجار سوبر نوفا. سوف يتقلص اللب المتبقي بعد ذلك دون أن يترك أثراً في ثقب أسود. طرح بيث وبراون فرضية حول النجوم النيوترونية قدمها براون وآخرون في السنوات القليلة الماضية. وفقًا لهذا النموذج ، نظرًا لأن الكثافة في قلب النجم المنهار تتجاوز ثلاثة أضعاف كثافة المادة العادية ، فقد لا تتحد الإلكترونات بالضرورة مع البروتونات لتشكيل نيوترونات ، كما كان يعتقد ، ولكن بدلاً من ذلك قد تفرخ K ميزونات ونيوترينوات. بدلاً من مادة النيوترونات النقية التقليدية ، سيكون اللب المنهار مزيجًا أكثر انضغاطًا من البروتونات والنيوترونات ، مدعومًا لبعض الوقت بالحركات المضطربة للنيوترينوات. عندما يغادرون ، سيستمر الانهيار ، تاركًا وراءه إما "نجمًا نوويًا" أو ثقبًا أسود. (العلوم ، 13 أغسطس 1993.)

يعتبر،
بادي بويد
لفريق Ask an Astrophysicist

كيف تتشكل الثقوب السوداء الهائلة التي يُزعم أنها توجد في مراكز المجرات؟ يجب أن تكون أقوى بكثير من الثقب الأسود المتوسط ​​الذي تشكله النجوم لإبقاء مليارات النجوم في المدار.

هذا سؤال جيد جدا. قد ترغب في قراءة:

للدليل الحالي على وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة ، وما تنطوي عليه من آثار لآلية التكوين. كي تختصر:

تظهر الدراسات الحديثة بالفعل أنه ربما تحتوي جميع المجرات ذات "الانتفاخات" على ثقب أسود هائل ، والذي يحتوي على حوالي 0.2٪ من كتلة الانتفاخ. اعتمادًا على حجم المجرة ، قد يترجم ذلك إلى بضعة ملايين إلى بضعة مليارات من كتلة الشمس. هذا الكسر ، 0.2٪ ، صغير جدًا بالنسبة للثقب الأسود الهائل للتحكم في حركة جميع النجوم في الانتفاخ. من ناحية أخرى ، هذه الكتل أكبر من أن تتشكل من نجم واحد.

فكيف تشكلوا؟ ليس لدينا إجابة مفصلة حتى الآن. نحن نعلم أن الجاذبية يمكن أن تعمل بطريقة كارثية. إذا كانت لديك منطقة ذات كثافة محسّنة (قل عددًا أكبر من النجوم لكل حجم مقارنة بالمناطق المحيطة) ، فستكون جاذبيتها أقوى ، مما يؤدي إلى زيادة الكثافة أكثر. .

يُظهر الاكتشاف الأخير ، أن كتلة الثقوب السوداء الفائقة الكتلة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكتلة الانتفاخ ، أن تكوين الثقوب السوداء الهائلة يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بتكوين المجرة المضيفة. أي أنها (المجرات والثقوب السوداء الهائلة) تنمو معًا على الأرجح. هذا مجال بحث مثير حقًا - تحقق مرة أخرى معنا في غضون بضع سنوات ، وقد يكون لدينا إجابة أكثر تحديدًا لك بحلول ذلك الوقت.

كوجي وبيش
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

مما أفهمه ، تتشكل الثقوب السوداء النجمية بموت النجوم ، وتتشكل الثقوب السوداء الهائلة بانهيار السحب الغازية الكبيرة أو الانضمام إلى ثقوب سوداء متعددة ، ولكن ما يسبب تكوين ثقوب سوداء متوسطة الكتلة (بترتيب الكتلة) من 500 - 1000 شموس)؟

شكرا على سؤالك. توجد بالفعل فئتان من الثقوب السوداء - تلك التي تكونت من نجوم ضخمة ، ربما أقل من 100-200 مرة من كتلة الشمس ، وثقوب سوداء فائقة الكتلة (بحجم مليون شمس) توجد في مركز معظم المجرات. هناك بالفعل دليل جديد على ما تسميه الثقوب السوداء متوسطة الحجم والتي وفقًا لنظرية واحدة ، ربما تكونت من اندماج ثقوب سوداء أصغر بمرور الوقت أو ببساطة من التراكم البطيء للمواد القريبة. هناك مقال جيد حول هذا الثقب الأسود متوسط ​​الحجم الحديث (حوالي 500 ضعف كتلة شمسنا) في:
http://www.space.com/scienceastronomy/astronomy/medium_black_hole_000912-1.html

جعلت هذه الملاحظات الأخيرة الأخبار لأن مثل هذه الثقوب السوداء متوسطة الكتلة لم تكن متوقعة. هناك العديد من الأفكار النظرية ، لكن ليس لدينا نظرية مفصلة حتى الآن.

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير كوجي
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"

الثقوب السوداء والجاذبية

في دراستي للثقوب السوداء ، تعلمت أنه لا يوجد شيء يمكنه الهروب من جاذبية هذا الجسم لأن سرعة الهروب = ج. ومع ذلك ، مجلة العلوم ، المجلد. 270 ، بتاريخ 10 نوفمبر 1995 ، الصفحة 943 ، تنص على أنه أثناء الاصطدام النظري لثقبين أسودين كرويين في حالة التوازن ، عند الاقتراب من بعضهما البعض ، "لحظة اندماج هذين الثقبين الأسودين المشوهين تدريجيًا وفي عملية تحويل 3 × 10 -4 من كتلة النظام إلى طاقة على شكل موجات جاذبية تشع إلى الخارج. "

سؤالي إذن هو: هل الجاذبية شكل من أشكال الطاقة التي يمكنها الهروب من كثافة التفرد اللانهائية أم أنها تفلت من نفسها حقًا بمجرد أن يحقق (الثقب الأسود) التوازن. إذا كانت الجاذبية شكلاً من أشكال الطاقة التي تشع إلى الخارج من هذا الجسم ، فلا يمكنها أن تشع بعيدًا جدًا قبل أن تنحني مرة أخرى على نفسها بقوة تأثيرها الخاص.

هذا موضوع رائع بالنسبة لي وأنا أفهمه من وجهة نظر شاملة. لديّ ثلاث سنوات جامعية فقط تحت حزامي وليس لدي الخلفية الرياضية لفهم الفيزياء الكامنة وراءها. لذلك لا تخوض في الأمر بعمق. يبدو أنني وضعت نفسي في زاوية مع هذا الجانب من الجاذبية.

شكرا لك على وقتك في الإجابة على هذا السؤال.

شكرا على سؤالك حول إشعاع الجاذبية من الثقوب السوداء. من الواضح أنك قد فكرت في هذا الأمر قليلاً!

لقد تطرق سؤالك إلى عدد من الأسئلة الأخرى المثيرة للاهتمام للغاية المتعلقة بالجاذبية ، مثل المقصود بمصطلح طاقة الجاذبية وأين تقع. ومع ذلك ، في نظام يتكون من ثقبين أسودين متصادمين ، ليس من الصعب بالضرورة فهم المشكلات ، على الأقل على المستوى الأساسي. كما يمكنك التخمين على الأرجح ، يمكن أن يصبح العلاج الكامل سريعًا غير مفهوم ويمكن تركه للأشخاص الذين يقومون بهذا النوع من العمل من أجل العيش. لذلك فإن الإجابة المختصرة ، والتي نأمل أن تكون مناسبة لقراء العلوم ، هي كما يلي:

يأتي إشعاع الجاذبية المرتبط بهذا النظام من الطبيعة المعتمدة على الوقت للزمكان خارج الثقوب السوداء حيث تتحرك هذه الأجسام نحو بعضها البعض وتتسارع. هذا ، إلى حد ما ، يعادل الإشعاع الكهرومغناطيسي لشحنتين تنجذبان إلى بعضهما البعض. لا تحتاج إلى معرفة الهيكل الدقيق للشحنات أو أيا كانت التفردات التي تتضمنها. كل ما يهمك هو أنها تتسارع مع اقترابها من بعضها البعض ، وهذا ينتج مجالات كهرومغناطيسية تعتمد على الوقت. على مسافات كبيرة ، تظهر الحقول الكهرومغناطيسية المعتمدة على الوقت كإشعاع. مجرد استبدال الشحنات بالثقوب السوداء والإشعاع الكهرومغناطيسي بإشعاع الجاذبية.

هناك اختلافات نوعية بالطبع ، يجب أن تحتوي الشحنات على إشارات معاكسة لجذبها بينما تجذب الثقوب السوداء بعضها البعض على أي حال. هناك أيضًا بعض الطاقة (مهما كان معنى المصطلح في هذه الحالة) التي يتم فقدها في الثقوب السوداء بينما هذا ليس في علبة الشحن. هناك قضايا إضافية يقلق الخبراء بشأنها ويفترض أن يعالجوها بشكل صحيح.

هتافات،
ستيف سنودن ولورا ويتلوك وديموس كازاناس

كنت أشعر بالفضول بشأن الثقوب السوداء ، وأردت أن أعرف ما إذا كان مجال الجاذبية للثقب الأسود سيسحب الجسم بسرعة أكبر من سرعة الضوء. إذا فهمت بشكل صحيح ، لا يمكن للأشياء أن تسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، فستعود في الوقت المناسب. إذا كان تسارع الثقب الأسود ثابتًا ، فهل سيزداد الجسم الذي يُمتص داخل الثقوب السوداء بسرعة أكبر من سرعة الضوء كلما اقترب من الثقب الأسود؟

الإجابة على سؤالك هي أن حركة الجسيم بالقرب من الثقب الأسود لا تحكمها قوانين نيوتن للحركة بالمعنى المألوف. تتنبأ المعادلات الصحيحة للحركة بالقرب من الثقب الأسود بأن الجسم الموجود على مسار شعاعي في الثقب سيكون له سرعة تقترب من سرعة الضوء مع اقتراب الجسم من أفق الحدث. لمزيد من المعلومات ، يمكنني فقط إحالتك إلى كتاب مدرسي عن النسبية العامة ، مثل كتاب ستيفن واينبرغ ("Gravitation and Cosmology." 1972 (Wiley: New York).

آمل أن يكون هذا هو بعض المساعدة.

هل يمكن أن تشرح لي ما هي الجاذبية الكمومية ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما علاقتها بالثقوب السوداء؟

تستند نظريات الجاذبية الحالية على الانحناء الهندسي للفضاء. النظريات الحالية للقوى الأساسية الأخرى في الكون هي "نظريات المجال الكمومي" ، حيث تقوم الجسيمات بتمرير جسيمات أخرى ذهابًا وإيابًا فيما بينها للتفاعل.

نحن نعلم أن نظريات الجاذبية الهندسية تتعارض مع نظريات المجال الكمومي ، وأن هذا التعارض يعني أننا لا نعرف ما يحدث في ظل الظروف القاسية.

قد تتضمن نظرية الجاذبية الكمية تمرير الجسيمات "الجرافيتونات" ذهابًا وإيابًا فيما بينها. من المحتمل أن تكون نظرية الكم هذه وصفًا أكثر دقة للجاذبية ، وقد تكون دقيقة بما يكفي لوصف الظروف القاسية الموجودة في مركز الثقب الأسود.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

يُعتقد أن الجاذبية ، مثل القوى الأخرى ، لها نظير في عالم الجسيمات ، يُطلق عليه عادةً "الجرافيتون". كيف يمكن للجرافيتون الهروب من الجانب الداخلي للثقب الأسود؟ نظرًا لأن نسيج الزمكان الموجود داخل الثقب الأسود يجعل كل شيء يتحرك نحو المركز ، فلا ينبغي للجرافيتونات مطلقًا الهروب ، وبالتالي لا ينبغي أن يكون للثقوب السوداء مجال جاذبية خارج الأفق. أنا مهندس في تكنولوجيا المعلومات ولدي معرفة جيدة بماهية الثقب الأسود. لا تتردد في أن تريني الصيغ!

يتعامل موقع الويب التالي مع قضايا مثل التي أثارتها:

في الواقع ، يحتوي على إجابة لسؤالك:

الموضوع: D.09 كيف يمكن للجاذبية الهروب من الثقب الأسود؟
المؤلف: ماثيو بي وينر ، ستيف كارليب

من وجهة نظر كلاسيكية ، يستند هذا السؤال إلى صورة غير صحيحة للجاذبية. الجاذبية هي مجرد مظهر من مظاهر انحناء الزمكان ، والثقب الأسود هو مجرد تجعيد معين شديد الانحدار يلتقط أي شيء يقترب أكثر من اللازم. تنتقل التموجات في الانحناء في حزم صغيرة متموجة (الإشعاع --- انظر D.05) ، لكنها إضافة اختيارية للجاذبية الموجودة بالفعل. على وجه الخصوص ، لا تحتاج الثقوب السوداء إلى الإشعاع للحصول على الحقول التي تعمل بها. بمجرد تشكيلها ، تكون هي وجاذبيتها فقط.

من وجهة نظر الكم ، هذا سؤال جيد. ليس لدينا حتى الآن نظرية كمية جيدة للجاذبية ، ومن الخطر التنبؤ بالشكل الذي ستبدو عليه هذه النظرية. لكن لدينا نظرية جيدة للديناميكا الكهربية الكمومية ، لذلك دعونا نسأل نفس السؤال عن الثقب الأسود المشحون: كيف يمكن لجسم كهذا أن يجتذب أو يصد أجسامًا مشحونة أخرى إذا لم تتمكن الفوتونات من الهروب من أفق الحدث؟

النقطة الأساسية هي أن التفاعلات الكهرومغناطيسية (والجاذبية ، إذا انتهى الأمر بالجاذبية الكمومية تبدو وكأنها ديناميكا كهربائية كمومية) تتم بوساطة تبادل الجسيمات الافتراضية. وهذا يسمح بوجود ثغرة معيارية: يمكن للجسيمات الافتراضية إلى حد كبير أن "تفعل" ما تشاء ، بما في ذلك السفر أسرع من الضوء ، طالما أنها تختفي قبل أن تنتهك مبدأ عدم اليقين في هايزنبرغ.

أفق حدث الثقب الأسود هو المكان الذي يجب أن تتجاوز فيه المادة الطبيعية (والقوى) سرعة الضوء من أجل الهروب ، وبالتالي يتم حصرها. الأفق لا معنى له بالنسبة لجسيم افتراضي بسرعة كافية. على وجه الخصوص ، يعد الثقب الأسود المشحون مصدرًا للفوتونات الافتراضية التي يمكنها بعد ذلك القيام بعملها الافتراضي المعتاد مع بقية الكون. مرة أخرى ، لا نعرف على وجه اليقين أن الجاذبية الكمومية سيكون لها وصف من حيث الجرافيتونات ، ولكن إذا حدث ذلك ، فسيتم تطبيق نفس الثغرة - وسيتوسط الجذب الثقالي بواسطة الجرافيتونات الافتراضية ، والتي لها حرية تجاهل أفق حدث الثقب الأسود.

ج. كانيزو
(عن "اسأل عالم فيزياء فلكية")

مفاهيم متقدمة

نحن نتفهم أنه في السنوات الأخيرة ، يشير اكتشاف خطوط إبادة شديدة بقوة 511 كيلوفولت من الثقوب السوداء إلى احتمال وجود حالة ثابتة من بلازما الإبادة الحرارية لزوج من البلازما وأن هناك حدًا أساسيًا لدرجة الحرارة التي لم يعد من الممكن موازنة تكوين الزوج فوقها عن طريق الإبادة و أن هذا الحد يشار إليه على أنه حد BKZS. هل يمكنك إخبارنا باشتقاق الأحرف B و K و Z & S في تسمية هذا الحد؟ هل يمكنك أن تعطينا إشارة إلى مكان ما حيث يمكننا الحصول على مزيد من المعلومات حول هذا الموضوع؟

شكرًا جزيلاً على سؤالك المثير للاهتمام ، والمستوى العالي جدًا. لم نتمكن من الإجابة على سؤالك بأنفسنا ، لكننا تمكنا من العثور على خبير ، هو الدكتور تشارلز ديرمر من مختبر الأبحاث البحرية ، يمكنه ذلك. يتم تقديم إجابته هنا.

السائل محق تماما فيما سمعه. هناك درجة حرارة أساسية محددة لا يمكن أن توجد فوقها البلازما الحرارية الثابتة. يتم تسمية الحد باسم مؤلفي الورقة التي تشير إلى هذا الحد ، والمرجع الكامل هو:
Bisnovatyi-Kogan ، G. S. ، Zel'dovich ، Ya. B. ، and Sunyaev ، R.A ، 1971 ، علم الفلك السوفيتي ، AJ ، المجلد. 15 ، ص. 17.

يوضح السؤال السبب الأساسي لهذا الحد: في درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية ، هناك منافسة بين عمليات الجسمين. من ناحية أخرى ، يصنع تصادم الإلكترونات مع الجسيمات الأخرى (مثل الإلكترونات أو البوزيترونات أو البروتونات) أزواجًا من الإلكترون والبوزيترون خلال العملية:

  1. جسيم 1 + جسيم 2 -> جسيم 1 + جسيم 2 + إلكترون + بوزيترون. تتكون الإلكترونات والبوزيترونات على حساب الطاقة الحركية للجسيمات 1 و 2.
  2. من ناحية أخرى ، تتم موازنة إنتاج الزوج من خلال عملية إبادة الزوج: الإلكترون + البوزيترون -> فوتونان من أشعة جاما.

عند درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية ، تؤدي إضافة أزواج الإلكترون والبوزيترون من خلال العملية (1) إلى إنشاء أزواج إضافية من الإلكترون والبوزيترون من خلال العملية (1) وما إلى ذلك ، ولا يمكن موازنة ذلك من خلال معدل إبادة الزوج. والنتيجة هي إنتاج غير محدود من الأزواج إذا طلب المرء أن يظل النظام عند درجة حرارة ثابتة. في الواقع ، بالطبع ، لا يمكن حقن الطاقة بشكل مستمر ويبرد النظام ، بحيث يتم إخماد إنتاج الزوج الجامح.

حسبت BKSZ درجة حرارة قصوى تبلغ حوالي 20 ميغا إلكترون فولت ، نقحت الأبحاث اللاحقة ذلك الحد الأقصى إلى حوالي 12 MeV (انظر ، على سبيل المثال ، A. A. Zdziarski، 1982، Astronomy and Astrophysics Letters، vol. 110، p. هذا لوسط شفاف تمامًا ، وتكون درجة الحرارة القصوى أقل إذا كان النظام معتمًا (أي له عمق بصري محدود).

كان اكتشاف مصادر متغيرة زمنيًا لإشعاع إبادة 0.511 ميغا إلكترون فولت هو الدافع لهذا العمل ، على الرغم من أن حقيقة مصادر الثقب الأسود لإشعاع الإبادة هي الآن محل خلاف (على الرغم من انتشار إشعاع الإبادة في المجرة وعلى الشمس من بواعث بيتا المشعة لا مجال للشك). مقال في Scientific American بقلم جيريلز ، وآخرون. (ديسمبر 1993 ، الصفحة 68) يناقش إشعاع الإبادة الكونية ، وإن لم يكن بتفصيل كبير.

هل يمكنك شرح ثقب كير الأسود بالتفصيل من فضلك؟ أيضا ، كيف يمكن أن يسبب السفر عبر الزمن؟

شكرا على سؤالك. تم افتراض الثقوب السوداء Kerr من قبل المنظر روي كير في الستينيات. افترض أن النجم الدوار يمكن أن ينهار في ثقب أسود مع حلقة دوارة من النيوترونات في مركزه بدلاً من التفرد المعتاد. يعتقد كير أنه نظرًا لعدم وجود تفرد في المركز ، فقد يكون المرء قادرًا على السفر عبر الثقب الأسود دون أن يسحقه التفرد.سيناريو آخر محتمل نظريًا هو أنه يمكن لأي شخص أن يدخل ثقب أسود كير ويخرج من خلال ثقب أبيض على الجانب الآخر (الثقب الأبيض يدفع كل شيء بعيدًا عنه باستخدام شكل من أشكال المادة الغريبة ذات الطاقة السلبية) ، وفي هذا الطريق ، يمكن للمرء أن يسافر عبر الزمكان.

في حين أن الثقوب البيضاء قد تكون ممكنة من الناحية النظرية ، فلا يوجد دليل على الإطلاق يدعم وجودها. لا يعتقد العديد من أصحاب النظريات أن هناك أي طريقة للمرور عبر الثقب الأسود وأنه حتى لو كان ذلك ممكنًا ، فسوف يتمزق المرء بفعل قوى المد والجزر الهائلة قبل الوصول إلى التفرد بوقت طويل.

أتمنى أن يساعدك هذا،
جورجيا وأمبير ديرك
عن "اسأل عالم فيزياء فلكية"


شاهد الفيديو: ظاهرة غامضة ترصد في السماء العربية بالفيديو رؤية نجوم متحركة في السماء (أغسطس 2022).