كيف ينشأ الثقب الأسود؟

تكون الثقب الأسود عن موت وانتهاء عمر بعض النجوم الكبيرة الضخمة التي تصل كتلتها إلى 20 ضعف كتلة الشمس ، والتي تعرف بالنجوم العملاقة (giant stars) ، وبهذه الطريقة تتكون أكثر الأنواع شيوعا من أنواع الثقوب السوداء.
ومن المعروف أنه خلال حياة النجم الاعتيادية هناك سلسلة من الصراع الشديد والمتوازن بين قوتين متضادتين قوة الجذب لداخل النجم وقوة الضغط المندفعة للخارج ،ونتيجة للتفاعلات النووية التي تحدث في قلب النجم والتي تعزز قوة الدفع للخارج مما يجعلها تتغلب على قوة الجذب إلى الداخل بحيث تتساوى القوتين في معظم النجوم ولهذا تبقى النجوم ثابتة ومستقرة لتساوى القوتين. ولكن عندما يطلق النجم ويفقد بعضا من طاقته النووية المساعدة على اتزان القوتين تصبح اليد العليا الآن لقوة الانجذاب للداخل التي تفوق القوة المضادة لها فإن هذا يؤدي إلى انجذاب مكونات النجم إلى مركزه وانهياره على بعضه البعض بحيث تتركز كتلته الهائلة في نقطة صغيرة جدا حجمها الفعلي يساوي الصفر ، وعند المعالجة الرياضية للكتلة الضخمة والحجم الصفري ، نجد أن الكثافة عند هذه النقطة التي تعرف بـ المتفردة ( singularity ) تصل إلى مالا نهاية .
وللتغلب على قوة الجذب وعدم السقوط داخل الثقب فإن الجسم يحتاج لسرعة هروب أو انفلات( escape velocity ) كبيرة جدا تفوق سرعة الضوء ، وليس هناك أي جسم يحمل هذه السرعة ؛ لذا فإن كل ما يقترب من الثقب بما في ذلك الضوء فإنه يتعرض لقوة جذب عظيمة تسقطه في داخله. وتعرف المنطقة المحيطة بالثقب والتي عندها سرعة الهروب تساوي سرعة الضوء -أي أن الضوء بإمكانه الهروب من الانجذاب-بـ أفق الحدث (event horizon) .

كيف يبدو الثقب الأسود وكيف يتم رصده؟

من الصعب جدا رؤية الثقب الأسود ، لأن الضوء لا يصدر منه أبدا بل ينجذب إليه ويسقط فيه نتيجة الجذب الهائل لذا فهو مظلم ولا يمكن رؤيته.
إذاً إذا كنا لا نستطيع رؤيته ، فكيف عرفنا بوجوده وكيف يتم رصده في الفضاء؟
يعمد الفلكيون عند رصد الثقوب السوداء والتعرف إليها إلى طرق غير مباشرة وذلك بملاحظة ومراقبة تأثيرها على النجوم والغازات المحيطة بها. وإذا افترضنا أن هناك نظام مكون من نجمين قريبين من بعضهما البعض بحيث ينهار أحد هما وينتهي عمره متحولا إلى ثقبا أسودا ، فإن الآخر ينجذب إليه فتتكون مجموعة من الغازات والأتربة التي تحيط بمنطقة الثقب الأسود وتتحول الطاقة الحركية لهذه الغازات والأتربة إلى حرارة كما تنطلق أشعة اكس أيضا. وبهذا يستطيع العلماء قياس كلا من درجة الحرارة المنبعثة وسرعة الأجسام المتحركة حول الثقب وبالتالي يمكن رصده ومعرفة مكانه.
ويعرف الجزء المتوقد والساخن المحيط بـ أفق الحدث(event horizon) بالقرص المتنامي(accretion disk) .