ثقب أسود دوار
الثقب الأسود الدوار هو ثقب أسود يملك زخم زاوي حول نفسه , وبشكل أدق فهو يدور حول أحد محاوره التناظرية (المحاور التناظرية تمثل المحاور التي تُقَسم الجسم الى جزأين متشابهين تماماً) .
أنواع الثقوب السوداء
هناك أربعة حلول معروفة ودقيقة تمثل مجالات الجاذبية القوية في معادلات حقل أينشتاين التي تصف الجاذبية في النظرية النسبية العامة , تسمى نتائجها بالثقوب السوداء اثنان من هذه الحلول والتي هي حل "ثقب اسود كير" و "ثقب اسود كير-نيومان" يتناولان ثقب اسود يدور حول نفسه .
بشكل عام أن كل ثقب أسود في الكون يتحول بسرعة إلى الحالة المستقرة , ومن خلال نظرية اللا-شعر ، يمكن أن توصف الثقوب السوداء المستقرة عند أي لحظة زمنية بأحد هذه الاعداد الإحدى عشر (باستثناء الحالات الكمية) :
- طاقة الكتلة " M " ،
- الزخم الخطي " P " (يتكون من ثلاثة مركبات) ،
- الزخم الزاوي " J " (يتكون من ثلاثة مركبات) ،
- الموقع " X " (يتكون من ثلاثة مركبات) ،
- الشحنة الكهربائية " Q " .
تمثل هذه الأعداد صفات الثقب الاسود التي يمكن تحديدها بواسطة اختبار حقله الكهرومغناطيسي و مجال الجاذبية الخاص به , جميع الصفات الاخرى في الثقب الأسود إما أن تفلت الى المالانهاية أو أن يبتلعها الثقب الأسود الى الداخل , و لذلك فإن أي شيء يحدث داخل أفق حدث الثقب الأسود لا يمكن أن يؤثر على الأحداث خارجه.
بإستخدام هذه الخصائص الثلاثة الاساسية (الكتلة , الزخم الدوراني , الشحنة) ، يمكن الاستدلال الى اربعة انواع من الثقوب السوداء بالاعتماد على نتائج حلول معادلة اينشتاين بالشكل التالي:
تمثل كل حالة حل مختلف لمعادلة المجال :
| الشحنة / الزخم الدوراني | غير دوراني ( J = 0) | دوراني ( J > 0) |
| عدم وجود شحنة ( Q = 0) | شوارزشيلد | كير |
| وجود شحنة ( Q ≠ 0) | رايسنر-نوردستروم | كير نيومان |
التكوين
تتشكل الثقوب السوداء الدوارة بطريقتين , إما من خلال الانهيار التثاقلي لنجم دوار هائل الكتلة أو بتصادم مجموعة من الاجسام او النجوم أو سحب الغاز وتكون محصلة زخمها بعد التصادم لا تساوي صفراً, ولأن كل النجوم المعروفة في الفضاء هي نجوم دوارة و أن التصادمات بالواقع تملك محصلة زخم زاوي لاتساوي صفراً ، فمن المتوقع أن تكون جميع الثقوب السوداء في الطبيعة هي ثقوب سوداء دوارة, ونظراً الى أن الأجسام الفلكية المرصودة لا يمكن أن تمتلك شحنة كهربائية نقية ، فإن حل الثقوب السوداء الدوارة في معادلة اينشتاين والمسمى بحل "كير" هو الوحيد الذي يمثل ظاهرة طبيعية حقيقة على علاقة بالفيزياء الفلكية , أما الحلول الاخرى تصف حالات افتراضية فقط.
في أواخر عام 2006 ، تمكن علماء الفلك من الحصول على تقديرات لمعدل دوران الثقوب السوداء ونشر عملهم في مجلة الفيزياء الفلكية , ومنها الثقب أسود الموجود ضمن ثنائي (نجم-ثقب اسود) في مجرتنا درب التبانة والمسمى GRS 1915 + 105 ، والذي قد يملك معدل دوران حول نفسه يساوي 1150 مرة في الثانية الواحدة ، [1] وهذا يقترب من الحدود النظرية العليا .
علاقة الدوران مع إنبعاثات اشعة غاما :
يعتقد علمياً بأنه خلال مراحل تكوين الثقوب السوداء الدوارة عن طريق الإنهيار التثاقلي للنجم تتحرر اشعة عالية الطاقة بشكل إنبعاثات أشعة غاما انفجارية .
تفردية الثقب الاسود :
تسمى النقطة المركزية في قلب الثقب الاسود التي تتجمع فيها كافة كتلة الثقب "بنقطة التفرد" , في حالة الثقب الاسود الستاتيكي "عديم الدوران" تكون التفرد بشكل كرة متناهية في الصغر نصف قطرها يقترب او يساوي صفراً , أما في حالة الثقوب السوداء الدوارة فتكون التفرد بشكل حلقة سمكها يساوي صفراً تسمى بالـ "التفرد الحلقي" .
تحول ثقب كير الاسود الى ثقب شفارزتشيلد
يمكن للثقب الأسود الدوار أن يحرر كميات كبيرة من الطاقة من خلال طاقته الدورانية, يحدث هذا من خلال عملية تسمى آلية بنروز في منطقة الإرغوسفير المحيطة بالثقب الأسود خارج أفق الحدث مباشرةً , هنا يفقد الثقب الاسود طاقته الدورانية ويتباطأ دورانه متحولاً تدريجياً إلى ثقب شفارزتشيلد الأسود (ثقب اسود مستقر عديم الدوران) وهي ادنى حالة لثقب اسود لايمكنه بعدها أن يشع او يملك طاقة دورانية، في كل الاحوال لايمكن لسرعة دوران ثقب كير الأسود أن تصل الى الصفر.
مترية كير و مترية كير-نيومان
هناك حلان رياضيان وحيدان يمثلان ثقوب سوداء دوارة في معادلة آينشتاين للمجال يطلق عليهما متريات (او مصفوفات) ، كير و كير نيومان .
تغيّر الحالة الحرارية
يمكن ان توجد الثقوب السوداء الدوارة بحالتين حراريتين : ساخنة (فقدان الطاقة) وباردة . في عام 1989 ، أثبت العالم بول ديفيس أن الانتقال بين الحالتين يحدث عندما تساوي مربع كتلة الثقب الأسود مضاعفات معدل دورانه من النسبة الذهبية . [2]
أنظر أيضا
- باراميتر دوران الثقب الاسود
- ثقوب كير السوداء كثقوب دودية
- نقطة تفرد BKL - وهو حل يمثل الهندسة الداخلية للثقوب السوداء التي تم تشكيلها بواسطة انهيار الجاذبية.
- آلية بنروز
- الإرغوسفير
- انقلاب-زخم الثقب الأسود.
- قنبلة ثقب أسود
- الثقوب السوداء النجمية
المراجع
- ^ Black hole spins at the limit | COSMOS magazine
- ^ Livio، Mario (22 أغسطس 2012). "The Golden Ratio and Astronomy". HuffPost. اطلع عليه بتاريخ 2019-05-08.
قراءات إضافية
- C. W. Misner, K. S. Thorne, J. A. Wheeler, J. Wheeler, and K. Thorne, Gravitation (Physics Series), 2nd ed. W. H. Freeman, September 1973.
- Macvey, John W., Time Travel, Scarborough House, 1990
- Melia, Fulvio, The Galactic Supermassive Black Hole, Princeton U Press, 2007