في عام 1700، إقترح عالم الرياضيات الفرنسي لابلاس ( Laplace ) بأنّ إذا كان حقل جاذبية لجسم ما قوياّ بما فيه الكفاية فإن الضوء قد يكون وبطريقة ما لا يستطيع الافلات من هذا الحقل وسوف يبدو مظلم. وظلت هذه النظرية بلا برهان حتى طور ألبرت آينشتاين نظرية النسبية العامة في 1915، وبدأ الفيزيائيون بدراسة معادلاته بالتفصيل والتي بدأت في دعم تخمينات لابلاس ( Laplace ).
والثقوب السوداء هي عبارة عن حفرة مظلمة في منطقة ما من المكان والزمان وذو كثافة عظيمة وتأثير جذبي هائل. وهناك جزءان في الثقوب السوداء القلب وأفق الحدث.
إن أفق الحدث هو منطقة حول نقطة أو مركز جاذبية حيث تصبح قوة الجاذبية لانهائية بحيث لا يستطيع حتى الضوء الافلات منها إلى خارج الكون بل يسحب إلى داخل الثقب. ويعتبر جزء من الثقب الأسود، إنه ليس بالشيء الملموس. إذا أتيح لك أن تسقط في ثقب اسود، سيكون من المستحيل لك أن تعرف متى تمر من أفق الحدث.
إن قلب الثقب ليس حقا الشيء الملموس، وطبقا لنظرية النسبية فإن مركز الثقب ( وهو نقطة الانهائية في الكثافة ) هو نقطة تقوس الزمن الفضائي اللانهائي. هذا يعني أن قوة الجاذبية قد أصبحت قوية بشكل لانهائي في مركز الثقب الأسود، وكل شيء يسقط في هذا الثقب إذا مر بأفق الحدث، بما في ذلك الضوء، وستصل في نهاية الأمر إلى مركز الثقب ( حيث النقطة اللانهائية من الكثاقة )، وقبل أن تصله فإنه قد يكون قد مزق بفعل قوة الجاذبية الحادة. حتى الذرات نفسها سوف تتمزق من قبل تلك الجاذبية.
تكون الثقب الأسود
تخيل نجم هائل وأكثر بكثير من شمسنا، وذو كتلة عظيمة، يطلق عليها ذو الكتلة الحرجة، التي هي كبيرة لدرجة كافية لتكون سببا في تكون الثقب الأسود. فما هو السبب الذي يحمي هذا النجم من الانهيار داخل نفسها لتصبح ثقب أسود؟ إن الجواب بأن هناك ضغط عالي جدا من جراء التفاعلات النووية داخل النجم. وعندما يستهلك هذا الوقود والذي يغذى تلك التفاعلات النووية عندها لا يستطيع هذا النجم العملاق أن يدعم نفسه بعد ذلك، وعندها يبدأ النجم في الانهيار على نفسه مشكلا ثقبا اسوداَ.
من الجدير بالاهتمام أن نتابع تطور وتشكل ثقب أسود نتيجة انهيار نجم، ولكن في الحقيقة انه من المحال مراقبة الخطوات النهائية لتشكيل الثقب من مرجع خارجي ثابت. والمرجع الخارجي هو مكان حيث يمكن مشاهدة التشكيل من بعيد، مثل الرصد الفلكي من على الأرض. بالإضافة إنه مستحيل أن نرى سقوط أي جسم داخل الثقب. ولا يعني القول أن الجسم يثبت للحظة قبل دخوله إلى الثقب، فإن سقوط جسم في الثقب يصاحبه خفوت في لمعان الجسم هذا في نظر المراقب للحدث . في الوقت نفسه وعندما يصل الجسم إلى حافة الثقب سيكون أسود بالكامل. هذا التّأثير يسمى التوهج الجذبي وسببه الجاذبية الهائلة قرب الثقب الأسود.
أحجام ودرجة حرارة الثقب الاسود
تكون الثقوب السوداء الأكبر هي الأبرد من حيث درجة الحرارة لأن ما تسمى بدرجة حرارة هوكنج تقاس بالبلايين درجة فوق الصفر المطلق. وعلى العكس الاشد حرارة هي الثقوب السوداء المجهرية او الصغيرة والتي لها أقل من تريليون غرام من الكتلة ودرجات حرارة تزيد من مليون درجة إلى التريليونات من الدرجات حتى تتلاشى.
الثقوب السوداء الكمية التي لها كتلة 0.00001 غرام وحجم يساوي 10³³ سنتيمترات ودرجات حرارة تبخيرهم تساوي 10 ³² درجة، يجعل من تلك الأجسام المحتملة الأشد حرارة في الكون. هذا إذا وجدت.
أشياء مثيرة حول الثقوب السوداء
إذا تمكنت لتكون قريب بقدر كافي من ثقب أسود، فسوف ترى مؤخرة رأسك! هذا التّأثير، سمي حلقة إينشتاين، وسببه الجاذبية الحادة حول الثقب الأسود. وعندما تقترب من الثقب الأسود وعند بعد معين فإن الضوء والذي تراه يخرج من مؤخرة رأسك سوف يسافر خلال الفضاء وسوف ينحني أو يميل كثيرا بفعل الجاذبية فسوف يدخل إلى عينك.
أدلة وجود الثقوب السوداء
هناك العديد من الطرق تستخدم لتحديد ما مدى وجود ثقوب سوداء في كوننا. الطريقة الأولى هي أن نبحث عن أجسام في كوننا ذات قدر كبير من الكتلة وصغير جدا في الحجم. كمثال لذلك يمكنا أن نبرهن على أن هناك ثقب اسود في M 87 هذا الشيء يزن اكثر من ثلاثة بليون مرة من شمسنا، لكنه ذو حجم لا يتعدى حجم نظامنا الشمسي.
طريقة أخرى لتأكيد وجود ثقب أسود وهي البحث عن معجلات أو مسرعات الأشياء ، حيث أن للثقب الأسود هذا المجال أو حقل الجاذبية الهائل، فإن هذا المجال يساهم في تعجيل إي شئ يقترب منه إلى سرعات هائلة. والتعجيل أو التسريع لشيء يمكن أن يلاحظ عن طريق تأثير دوبلر في إزاحة الضوء.
