تُعتبر الثقوب السوداء الأقرب إلى كوكب الأرض هي تلك التي تم اكتشافها بواسطة علماء الفلك، حيث يصعب رؤيتها إلا في حال وجود نجم قريب. تقوم هذه الثقوب بجذب المواد من النجم المرافق لها، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء في شكل أشعة سينية. بينما تُعد الثقوب السوداء التي لا توجد بجانبيها أي نجوم من الصعب اكتشافها.

ما هو الثقب الأسود؟

الثقب الأسود هو جسم كوني ذو جاذبية قوية للغاية، لدرجة أنه لا يُمكن لأي شيء، حتى الضوء، الهرب منه. يتشكل الثقب الأسود نتيجة وفاة نجم ضخم بعد أن ينفد وقوده النووي.

أقرب الثقوب السوداء إلى كوكب الأرض

هناك عشرة ثقوب سوداء تُعتبر الأقرب إلى الأرض، لكن المعلومات المتاحة حولها لا تزال محدودة بسبب طبيعتها الخفية. وهذه الثقوب هي:

• A0620-00: اكتشفت مجموعة مونوسيروس وجود جسمين يدوران حول بعضهما مع وجود جسم غير مرئي، مما يشير إلى وجود ثقب أسود قريب من الشمس في هذا الموضع، ويحتوي على ست كتلة شمسية.
• Cygnus X-1: يقوم هذا الثقب السوداء باستخراج مواده من نجم أزرق، ويحتاج الوصول إليه إلى حوالي 6000 سنة ضوئية، كما لديه أفق قطره حوالي 185 ميل، ويحتوي على ثماني كتل شمسية.
• V404 Cygni: اكتشف العلماء في 2019 وجود ميل في الطائرات العملاقة عائد لجسيمات هذا الثقب الأسود، مما أدى إلى الاعتقاد بأن هذا التذبذب ناتج عن تشوّه في الزمكان. يبعد هذا الثقب 7800 سنة ضوئية ويحتوي على تسع كتل شمسية.
• GRO J0422 + 32: لا يزال هناك شكو حول طبيعة هذا الثقب، إذ يُعتقد أنه أصغر مما تم اكتشافه وقد يكون نجمًا نيوترونيًا، ويقع على بُعد 7800 سنة ضوئية ويحتوي على خمس كتل شمسية.
• Cygnus X-3: لم يتمكن علماء الفلك من تحديد ما إذا كان ثقبًا أسود أو نجمًا نيوترونيًا نظرًا لصعوبة قياس كتلته، هذا الجسم مقترن بنجم Wolf-Rayet الساطع بشكل غير عادي، ومن المحتمل أن يتحول إلى ثقب أسود في المستقبل القريب.
• جرو J1655-40: يُعتبر من أقرب الثقوب السوداء إلى الأرض، حيث يلتقي بنجم موجود على قرص أحمر دوار، ويسير كلاهما داخل المجرة بسرعة تصل إلى 000 ميل في الساعة، ويضم سبع كتل شمسية.
• Sagittarius A: يقع في درب التبانة وقد تم اكتشافه لأول مرة في عام 1931 من خلال إشارة لاسلكية في وسط المجرة، ويحتوي على أكثر من 4 ملايين كتلة شمسية ويبعد حوالي 640 سنة ضوئية عن الأرض.
• 47 توك X9: يحتوي على عشرات الآلاف من النجوم ويعتبر الثاني من حيث السطوع داخل هذه المجموعة، مما دفع العلماء للاعتقاد بوجود ثقب أسود، وما زالت المناقشات جارية حول عدده، يبعد حوالي 14800 سنة ضوئية.
• XTE J1118 + 480: يبعد عن الأرض بين 5000 و 11000 سنة ضوئية ويحتوي على ست كتل شمسية أو أكثر، ومن المحتمل أن يكون ناتجًا عن نجم غني بالمعادن.
• GS2000 + 35: يحتوي على حوالي سبع كتل شمسية ويقع على بُعد 8800 سنة ضوئية، ويرتبط بنجم من نوع K وهو نجم متأخر.

حساب هيكل الثقب الأسود

تمكّن علماء الفلك من حساب هيكل الثقب الأسود استنادًا إلى نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، وذلك كما يلي:

• يشكل التفرد مركز الثقب الأسود، وهو مُخفي خلف سطح وأفق الحدث.
• داخل أفق الحدث، تكون سرعة الهروب أكبر من سرعة الضوء، مما يعني أن الضوء لا يمكنه الهرب من هذا المجال.
• يطلق على نصف قطر أفق الحدث اسم نصف قطر شوارزشيلد، وهو عالم ألماني تنبأ بوجود أجسام نجمية متدمرة لا تُنشر إشعاع.
• هناك علاقة طردية بين كتلة النجم المنهار ونصف قطر شوارزشيلد؛ إذا كانت كتلة الثقب الأسود تعادل 10 أضعاف كتلة الشمس، فإن نصف قطره سيكون 30 كم.
• النجوم التي تتجاوز كتلتها ثلاث كتل شمسية عرضة للتحول إلى ثقوب سوداء في النهاية.
• أما النجوم التي تحتوي على كمية أقل من الكتل الشمسية، فمن الممكن أن تتحول إلى نجوم نيوترونية أو قزمية أو أجسام ذات ضغط أقل.

تصنيف الثقوب السوداء

يُعد الثقب الأسود الشهير المعروف بـ “وحيد القرن” من بين الثقوب السوداء النجمية صغيرة الحجم. وبالتالي، يمكن تصنيف الثقوب السوداء على النحو التالي:

الثقوب النجمية

إذا كانت كتلة النجم تتراوح بين 20 و100 ضعف كتلة الشمس، فإنه عند انهياره ينشأ ثقب أسود جديد.

الثقوب فائقة الكتلة

تعد هذه الثقوب مركز المجرات بشكل عام، وهناك العديد من النظريات التي تحاول فهم كيفية تكوينها. فالعديد من النظريات تفترض أن الثقوب السوداء تندمج باستمرار مع الأجسام القريبة لتزداد في الحجم.

توجد نظريات أخرى تفترض أن مجموعة كبيرة من النجوم تتعرض للانهيار، ونتيجة لذلك تندمج معًا وتتجه نحو مركز المجرة لتشكيل ثقب أسود كبير.

الثقوب متوسطة الكتلة

تتشكل هذه الثقوب نتيجة دمج عدد كبير من الثقوب السوداء الموجودة في مجرات مجاورة، حيث يكون اندماجها في بدايته بطيئًا، ثم يتسارع وتلتف حول بعضها البعض لتكوين الثقب الأسود. ومع ذلك، يُعد هذا النوع نادر الحدوث، ولا توجد أدلة موثوقة على وجوده.