أسئلة شيّقة حول الفلك والفيزياء الفلكية(الجزء الثاني)

22 أغسطس , 2018

عن الكاتب

شاركها

الرابط المختصر لهذا المقال

https://www.nok6a.net/?p=24063

اسعرضنا في المقال السابق عدّة أسئلة وحاولنا تبسيطها ومناقشتها بشكلٍ ميسر ويمتاز بسهولة هضمه ، هُنا اليوم سنعرض لكم أسئلة أخرى ، لتكملة المقال كما وعدناكم أنه يتكون من جزأين ، ولا تترددوا أبداً في إضافة سؤال ما في خانة التعليقات ، فسيتم الإجابة عنه في حال لم تجدوا ما تبحثون عنه ، أو كان الطرح غير واضح .

هل الفراغ -الفضاء- مسطح أم منحني؟

وفقًا لنظرية آينشتاين للنسبية العامة ، فإن الأجسام الضخمة تحطم الفراغ المحيط بها ، والتأثير الذي تحدثه الأشياء على الأشياء هو ما نسميه الجاذبية. لذلك للكتلة أيضا تأثير على الهندسة الشاملة للكون. تحدد كثافة المادة والطاقة في الكون ما إذا كان الكون مفتوحًا أو مغلقًا أو مسطحًا. إذا كانت الكثافة مساوية للكثافة الحرجة ، فإن الكون عند انحناء صفر يكون مسطح. يمكنك تخيل كون مسطح مثل ورقة من الورق تمتد إلى ما لا نهاية في جميع الاتجاهات. يحتوي الكون ذو الكثافة الأكبر من الكثافة الحرجة على انحناء إيجابي ، مما يخلق كونًا مغلقًا يمكن تخيله مثل سطح الكرة. وإذا كانت كثافة الكون أقل من الكثافة الحرجة ، فإن الكون مفتوح ولديه انحناء سلبي ، مثل سطح السرج.

وقد أظهرت قياسات مسبار ويلكنسون للميكروويف متباينة الخواص (WMAP) أن الكون القابل للرصد له كثافة قريبة جداً من الكثافة الحرجة (٪ 0.4). وبالطبع قد يكون الكون المرصود عبارة عن عدد كبير من الأحجام أصغر من الكون كله. لكن الجزء من الكون الذي يمكننا ملاحظته يبدو مسطحًا إلى حد ما.

لماذا لم تكن الأرض في وسط سديم ملون أو بعض المناطق الأخرى غير المملة من الفضاء؟ لماذا لا نرى المجرات والجمال الذي في الفضاء ؟

إن ما نراه فقط يعود لما تراه العين البشرية ، كل شئ متواجد في السماء ،بإمكاننا رؤيته إن امتلكنا أعين كالآلات الحديثة في دقة التصوير . المجرات على سبيل المثال ، خافتة بطبيعتها بمعايير العين البشرية.

لكن يمكنك أن ترى ذلك الجمال ، لأننا في الواقع داخل مجرة. كل ما نحتاجه لنرى جمال الأفق بشكل أفضل من رؤيتنا له في وسط ضجة المدينة ، هو القيام بالسفر بعيداً عن أضواء المدينة في ليلة صافية وخالية من القمر ، حينها بإمكاننا رؤية مناظر لم نرها من قبل ، وسوف نرى درب التبانة منتشرة من الأفق إلى الأفق. مقابل سماء مخملية سوداء ، إنه منظر واسع ومعقد وجميل.

حدثني عن الثقوب السوداء ؟

ما هو داخل الثقب الأسود؟

لا أحد يعرف على وجه اليقين ما هو داخل الثقب الأسود ، لأنه لم يدخل أحداً منا ثقب اسود من قبل ، ولا يمكنك أن ترى داخل واحد من الخارج – من الواضح أنه إذا ذهبت إلى أحد منها ، فهناك فرصة قوية أنك لن تخرج مرة أخرى! داخل الثقب الأسود تسحب قوة الجاذبية على أي شيء يأتي داخله وتشوهه في عملية تسمى spaghetti fication. وبسبب هذا ، فإن أي كائن حي ذهب إلى ثقب أسود سيشوّه ويمتد في أجزاء من الألف من الثانية وسيتوفى بشكلٍ مؤلم .

نحن نفهم بشكل أساسي ما يحدث خارج الثقب الأسود بينما تقترب من أفق الحدث الخاص به ، تلك النقطة السيئة السمعة نقطة اللاعودة. أفق الحدث هو المكان الذي تتعدى سرعة الهروب سرعة الضوء: يجب عليك أن تسير بشكل أسرع من الضوء (وهو أمر مستحيل لأي جزء من المادة) للهروب من جاذبية الثقب الأسود.

تشير الحسابات إلى أن ما يشبه نسيج الزمكان في الثقب الأسود يعتمد على تاريخ الثقب الأسود المعين ،
وفقًا للنظرية ، يوجد في الثقب الأسود شيئًا يسمى التفرد. التفرد هو ما يتم سحق كل المادة في الثقب الأسود. بعض الناس يتحدثون عن هذا الأمر كنقطة كثافة غير محدودة في مركز الثقب الأسود ، ولكن هذا ربما يكون خطأ – صحيح ، هذا ما تخبرنا به الفيزياء الكلاسيكية ، لكن التفرد هو أيضًا المكان الذي تتعطل فيه الفيزياء الكلاسيكية !

في حالة رياضية محددة للغاية ، يصبح التفرد في الثقب الأسود الدوار حلقة ، وليس نقطة. لكن هذا الموقف الرياضي لن يكون موجودًا في الواقع. يقول آخرون أن التفرد هو في الواقع سطح كامل داخل أفق الحدث. نحن لا نعرف. قد يكون ذلك ، في الثقوب السوداء الحقيقية ، لا توجد حتى المفردات.
الثقوب الدودية ممكنة نظرياً نظرا للشروط الصحيحة. لكن من شبه المؤكد أن هذه الظروف لن تكون موجودة في الكون الحقيقي.

ماذا سيحدث إذا وقعت في ثقب أسود؟

إذا كان الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية ، فستكون ميتًا قبل اجتياز أفق الحدث. ذلك لأنك إذا فكرت في الثقب الأسود كحفرة ، فإن الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية يمتلك جوانب أكثر عمقًا من الثقب الأسود الهائل. تصبح قوى المد والجزر قوية للغاية بحيث لا يمكنك البقاء على قيد الحياة في أفق الحدث.
لننتقل إلى ثقب أسود فائق. بعد مرور أفق الحدث ، لن تلاحظ الكثير (باستثناء بعض تأثيرات الإضاءة الممتعة والعديد من الجاذبية الإضافية). ولكن كلما اقتربت أكثر من التفرد ، يجب أن تمتد الجاذبية وأن تضغط كما لو كنت عجينة في آلة الخبز في هذه المرحلة تموت.

ما الذي سيشاهده شخص ما وأنت تشاهده؟

عند اقترابك من أفق الحدث ، سيشاهد شخص ثانٍ بعيدًا صورتك بطيئة ومحمرة. نظرياً ، في أفق الحدث ، سوف تتجمد صورتك. لكن من الناحية العملية ، سوف تختفي، تفقد الفوتونات الطاقة حيث يصعب عليها أن تخرج من بئر ثقابة الثقب الأسود بالقرب من أفق الحدث ، ويزداد طولها الموجي حتى تجاوز قدرات كشف الراصد – مما يجعل الصورة غير مرئية. لذا ، فإن صورتك ستزداد خفوتًا مع مرور الوقت حتى تتلاشى تماماً.

ماذا يوجد في الجانب الآخر من الكون؟

يمكن أن يكون هناك الكثير من الإجابات المختلفة. فيما يتعلق بما هو على حافة كوننا ، فإن الرأي العام هو أن الكون له شكل بيضاوي (نوع من البيضاوي ثلاثي الأبعاد) وأن الحجم الهائل منه سيجعلك تشعر وكأنك في المركز. إذا كان لديك بالفعل ما يكفي من وقود الصواريخ للانتقال من أحد الأطراف إلى الآخر ، والذي سيكلف الكثير من الوقود الصاروخي ، فستكون في الواقع تنظر إلى نفسك بسبب الطريقة التي ينحني بها الضوء حول حواف الكون. ومع ذلك ، كل هذا يعتمد على ما إذا كان لديك رؤية واضحة عبر الكون – والتي ستكون صعبة حقا! يقول أشخاص آخرون أنه لا يوجد “جانب” للكون ، وبالتالي لا يمكنك رؤية ما هو على حافته أو خارجها لأنه يتحرك باستمرار في التوسع.

هل يمكنك العثور على أشباه النجوم مع تلسكوب عادي من الأرض؟ إذا كانت مشرقة جدا لماذا أو لماذا لا؟

مع تلسكوب متوسط ​​الحجم ، من المحتمل أن ترى كوازار . إذا تمكنت من رؤية واحدة ، فلا تخيب إذا كانت تبدو وكأنها نجمة – ضع في اعتبارك ما هو الشيء المدهش الذي تبحث عنه!

إلى حدٍ بعيد ، فإن النظرية الأكثر شعبية فيما يتعلق بطبيعة النجوم الزائفة تقول إنها تكمن في المجرات البعيدة للغاية ، بحيث أن الإنزياحات الحمراء العالية المقاسة في أطيافها ترجع إلى توسع الكون (الإنزياحات الحمراء تقاس إلى 5.5 ، المقابلة لمسافة حوالي 14 مليار سنة ضوئية).
في هذه الحالة ، حتى في حالة السطوع المرصود المتواضع نسبياً ، يجب أن تصدر أشباه النجوم كميات هائلة من الإشعاع (حتى إذا أخذنا بعين الاعتبار العدسات التثاقلية) – وبالتالي فإن النجوم الزائفة تكون مضيئة للغاية (مشرقة إذا كنت تقف بجانبها) ، ولكن ليست مشرقة للغاية بسبب المسافة العالية. المصادر المحتملة لهذا الكم الهائل من الإشعاع تشمل تدفق الغاز إلى ثقب أسود ضخم جداً وهناك أسباب أخرى ، كتفاعل مجريّ ، أو تحفيز تكوين نجمي مكثف ، أو جسم دوار مغناطيسي ضخم جدا من نوعٍ ما. بالطبع هناك العديد من الاحتمالات الأخرى ، لكن يجب أن نضع في اعتبارنا أن المصدر يجب أن يكون فريدًا إلى حد ما بالنسبة للكون الصغير ، نظرًا لأننا لا نرى أي أشباه مجاورة وأن العديد من أشباه النجوم تتنوع بشكل كبير في السطوع أيام أو أسابيع ، مما يضع حداً على حجم المصدر.

 

كيف يمكننا أن نقول أن الكون يتوسع أسرع من سرعة الضوء في المقام الأول؟

المجرات تبتعد عنا في سرعة محددة ، نعيش في عالم يتوسع بمعدل متزايد، فإذا تحركت المجرة الأولى مثلاً بسرعة 100كم/ثانية ، فإن هناك مجرة أخرى تبتعد بسرعة 200كم/ ثانية وهكذا ، هذا هو قانون هابل ، وباتباع نفس المنطق ، يمكن للمرء أن يقوم بالرياضيات لحساب المدى الذي يجب أن تكون عليه المجرة للتخلص من سرعة الضوء. يحدد هذه المسافة “مجال هابل” ، وهو مجال خيالي يتمحور حولنا ، فبما أن الكون يتوسع بمعدل معجل ، فإن مجال هابل يزيد من نصف قطره بمرور الوقت.
و الضوء الآتي من المجرات الأخرى خارج مجال هابل قد يبدو تلقيه من مصدر يتحرك بسرعة أكبر من الضوء غريباً ، لكن هذا ممكن فعلاً. عليك أن تتخيل مجرة ​​خارج مجال هابل ، والتي تنبعث منها نبض خفيف تجاه الأرض. يحاول النبض أن يشق طريقه إلينا ، لكنه “ينجر” بعيداً عن الأرض بواسطة منطقة من الفضاء تنحسر أسرع من الضوء. يبدو أننا لن نتلقى هذا النبض أبداً! لكن ومع توسع الكون ، يزداد مجال هابل ، إذا كان المعدل الذي يتسع به نطاق هابل أكبر من السرعة التي يتراجع بها الفوتون عنّا ، فإن النبضة ستنتقل في النهاية من منطقة فائقة اللونية إلى منطقة تنحسر عننا أبطأ من سرعة الضوء. بالطبع ، طالما أن النبض يسافر في منطقة تنحسر عنا بسرعة أقل من سرعة الضوء ، فسوف يصل بنا في النهاية. الاستنتاج هو أننا ما زلنا نستطيع مراقبة المجرات التي تنحسر أسرع من الضوء! بعبارة أخرى ، لا يمثل مجال هابل حدود عالمنا المرئي.

ربما تتساءل كيف يمكننا معرفة أن الكون سرعته قد تفوق سرعة الضوء ! عليك أن تعلم أنه يتم تمديد الطول الموجي للنبضة الخفيفة التي تتحرك في الكون مع توسع الفضاء ، وبالتالي فإن الضوء يصبح أكثر إحمرارًا. (وهذا يزيد من الطول الموجي.) يمكن وصف المجرات البعيدة من خلال انزياحها الأحمر. كلما زاد انزياح أحمر في مجرة ​​، كلما تراجعت عننا بسرعة أكبر. ليس من المستغرب الآن ، بعض المجرات التي لاحظناها تظهر انزياحات حمراء تؤدي إلى سرعات إرادية فائقة!
وأخيرًا ، يجب ملاحظة أنه ، من الناحية العملية ، قد “تختفي” مجرة ​​متراجعة من ملاحظاتنا بسبب الانزياح الأحمر الكوسمولوجي. يصبح الضوء القادم من المجرة أكثر احمرارًا وإحمرارًا ، تاركًا نطاق قابلية الكشف لأداتنا (أعيننا أو حتى تلسكوب لاسلكي). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوقت بين النبضات المتتالية سيزداد كثيرًا حتى تختفي.

إلى هنا أصدقائي نصل إلى نهاية المقال ، لكن لا نهاية للأسئلة والشغف والفضول ، أسئلتكم سيكون لها نصيب وافر في إضافة عمر آخر للمقال شاركونا استفساراتكم وآرائكم ، في خانة التعليقات.

عن الكاتب

شاركها

أضف تعليقك