۱۳۹۲ آبان ۸, چهارشنبه

سیاه‌چاله

از: دانشنامه‌ی آریانا

فهرست مندرجات

[...][...]


سیاه‌چاله (به انگلیسی: Black hole؛ به آلمانی: Schwarzes Loch)، ناحیه‌ای از فضا-زمان است که جرم در آن فشرده شده است[۱]. معمولاً هر کهکشان در قلب خود دارای یک سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ است. جرم سیاه‌چاله‌ها می‌تواند به‌چیزی معادل یک میلیارد ستاره برسد[*]. سیاه‌چاله‌ها شکاف‌هایی در فضا و زمان هستند که هیچ‌چیز حتی نور توان فرار کردن از جاذبه شدید آن‌ها را ندارد. در این شرایط دیدن آن‌ها جز از طریق تأثیر بر محیط اطراف‌شان غیر ممکن است[*].

سیاه‌چاله‌ها به‌هنگام بلیعدن مواد اطراف خود، مقدار فوق‌العاده زیادی انرژی تولید می‌کنند. تصور می‌شود که بیشتر این انرژی به‌صورت تشعشعات - عمدتاً اشعه ایکس - آزاد می‌شود[*]. موادی که درون سیاه‌چاله ریزش می‌کند در مرحله پایان سفر فوق‌العاده داغ می‌شود که اغلب باعث می‌شود سیاه‌چاله‌ها منبع قوی اشعه ایکس باشند. اشعه ایکس، قادر به نفوذ در گرد و غباری است که مرکز کهکشان را کدر می‌کند که تصویری روشن از ناحیه اطراف سیاه‌چاله به منجمان می‌دهد. این منبع روشن مثل یک ستاره به‌نظر می‌رسد[*].


[] واژه‌شناسی




[] پیشینه‌ی تاریخی

فکر سیاه‌چاله‌ها اولین‌بار به ذهن لاپلاس خطور کرد. استدلال او به شرح زیر بود. یک پرتابی برای فرار از سطح یک ستاره یا سیاره باید به حداقل سرعت معینی برسد. این حداقل، سرعت فرار نامیده می‌شود. راکت‌هایی که از زمین پرتاب می‌شوند، می‌بایست سرعتی بیش از ۱۱ هزار کیلومتر در ثانیه داشته باشند. سزعت لازم برای فرار از ماه ٢ کیلومتر بر ثانیه یا بیشتر است. یک جرم آسمانی را تصور کنید که سرعت فرارش بیش از ٣٠٠ هزار کیلومتر بر ثانیه باشد. حتی نور هم نمی‌تواند از چنین جرمی فرار کند و بنابراین، نامرئی خواهد بود. چنین جرمی یک سیاه‌چاله است.[*]

نخستین‌بار ریاضی فیزیک‌دان آلمانی «شوارتس چیلد»، با استفاده از معادلات نسبیت اینشتین، وجود سیاه‌چاله را حدس زد و از آن تاریخ به بعد هر دو گروه منجمان و فیزیک‌دانان هسته‌ای به‌دنبال سیاه‌چاله بوده‌اند و در این راه به اکتشافات مهم و قابل توجهی دست یافته‌اند.

در سال ۱۹۷۱، استفن‌ هاوکینگ عنوان کرد که سیاه‌چاله‌ها هنگامی‌که جهان، نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد پدید آمده‌اند. در آن هنگام، تمامی‌ مواد تشکیل‌دهنده‌ی جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن‌چنان به‌هم فشرده شدند که تبدیل به سیاه‌چاله گشتند.


[٢]
[٣]
[۴]
[۵]
[٦]
[٧]
[٨]
[۹]
[۱٠]
[۱۱]
[۱٢]
[۱٣]
[۱۴]
[۱۵]
[۱٦]
[۱٧]
[۱٨]
[۱۹]
[٢٠]


[] يادداشت‌ها


يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط برشتۀ تحرير درآمده است.
يادداشت ٢: جسمی که سیاهچاله شد، دیگر تا ابد سیاهچاله خواهد بود. تنها تغییر مهمی که می‌تواند در سیاهچاله رخ بدهد، افزایش یافتن جرم آن بر اثر بلعیدن مواد مختلف است (شاید از ستاره‌ی نزدیکش، یا از گازهای مرکز کهکشان و یا فضانورد بخت‌برگشته‌ای که زیادی به آن نزدیک شده است!).
از دید نظری، سیاهچاله می‌تواند تبخیر شود. این موضوعی است که نخستین بار استفان هاوکینگ به آن پی برد. پدیده‌هایی در عرصه‌ی مکانیک کوانتومی وجود دارند که می‌توانند باعث شوند که سیاهچاله پرتوهایی از خود گسیل کند. همین موضوع باعث می‌شود که سیاهچاله انرژی از دست بدهد و بنابر فرضیه‌ی اینشتین، از دست دادن انرژی معادل است با کاهش جرم.
پس سیاهچاله می‌تواند لاغر هم بشود. البته این تابش هاوکینگ بسیار ضعیف است. به‌عنوان مثال، سیاهچاله‌ای که به اندازه‌ی خورشید جرم داشته باشد، ۱٠٦٧ سال طول می‌کشد تا تبخیر شود. این مقدار بسیار بیشتر از عمر کنونی عالم است. تازه، سیاهچاله‌های سنگین‌تر، بسیار دیرتر از این تبخیر خواهند شد. سیاهچاله‌ی مرکزی کهکشان ما، که بین ٣ تا ۴ میلیون برابر خورشید جرم دارد، بیشتر از یک میلیارد میلیارد برابر دیرتر تبخیر می‌شود.



[] پيوست‌ها

پيوست ۱: روشی نوین برای اندازه‌گیری جرم سیاه‌چاله‌ها، برگردان از: اسماعیل مروجی
پيوست ٢: ویکتوریا گیل، نگاهی به ستارگان کهن در حال مرگ
پيوست ۳: سیاه‌چاله، از مجلۀ الکترونیکی ویستا
پيوست ۴:
پيوست ۵:
پيوست ۶:



[] پی‌نوشت‌ها

[۱]-
[٢]- در جهان، تقریباً تمامی کهکشان‌ها در هسته خود یک سیاه‌چاله بسیار بزرگ دارند که جرم آن می‌تواند تا ۱۰ میلیارد برابر جرم خورشید برسد. برای شناسایی این سیاه‌چاله‌ها، ستاره‌شناسان اثرات ثانوی روی ماده و تشعشعاتی که در اطراف آن‌ها شکل می‌گیرند را اندازه‌گیری می‌کنند. سیاه‌چاله‌های فعال و بسیار بزرگ زمانی که جهان ۲،۱ میلیارد سال سن داشت، ۱۰ برابر کوچک‌تر از اندازه فعلی خود بوده‌اند.
تاکنون تصور می‌شد که سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگ حدود ۲ تا ۴ میلیارد سال پس از بیگ بنگ در مقایسه با ابعاد وسیع کنونی خود کوچک‌تر بوده‌اند، اما با رصدهایی که با بزرگ‌ترین تلسکوپ‌های زمینی انجام گرفت ثابت شد که سیاه‌چاله‌های فعال در زمانی که جهان ۲،۱ میلیارد سال از حیات خود را پشت‌سر گذاشت حدود ۱۰ برابر کوچک‌تر از ابعاد کنونی خود بوده‌اند. سیاه‌چاله‌ها در صدها سال پس از تولد جهان زمانی که جرم آن‌ها ۱۰۰ تا هزار برابر جرم خورشید بود در یک فاز تکامل سریع قرار داشتند. فاز تکامل این سیاه‌چاله‌های بزرگ حداقل ۱۰۰ میلیون تا ۲۰۰ میلیون سال به‌طول انجامیده است. (اندازه سیاه‌چاله‌ها پس از بیگ بنگ، روزنامۀ اطلاعات: یکشنبه ۱۷ شهریور ۱۳۹۲)
[٣]-
[۴]-
[۵]-
[٦]-
[٧]-
[٨]-
[۹]-
[۱٠]- استفن هاوکینگ، مشهورترین دانشمند زنده جهان، در نظریه جدیدی که منکر وجود سیاه‌چاله‌ها شده، فیزیکدانان جهان را حیرت‌زده کرده است.
به گزارش ایسنا، استفن هاوکینگ، فیزیکدان نظری انگلیسی در مقاله‌ای که به‌طور آنلاین منتشر کرده، این چنین گفته که به‌جای سیاه‌چاله در حقیقت «خاکستری‌چاله» وجود دارد. هاوکینگ در این مقاله با عنوان «حفظ اطلاعات و پیش‌بینی وضعیت آب‌وهوا برای سیاه‌چاله‌ها» تاکید کرده است: نبود افق‌های رویداد بدین معنی است که سیاه‌چاله با این توضیح که نور نمی‌تواند تا بی‌نهایت از آن‌ها فرار کند، وجود ندارد. وی گفته که ایده یک افق رویداد، که نور از آن قادر به فرار نیست، بی‌محتواست. به‌گفته‌ی این دانشمند انگلیسی، به‌جای آن، «افق‌های آشکار» می‌تواند وجود داشته باشد؛ به این معنی که نور به لحاظ فنی می‌تواند از کشش عمیق گرانشی یک سیاه‌چاله فرار کند. به‌عبارت ساده‌تر، یک افق آشکار تنها به‌طور موقت نور را نگه‌داشته و در نهایت آن را در فضا آزاد می‌کند.
هاوکینگ در گفتگو با مجله‌ی نیچر گفت: در نظریه‌ی کلاسیک، نور نمی‌تواند از سیاه‌چاله فرار کند، اما نظریه کوانتومی به انرژی و اطلاعات اجازه می‌دهد تا از این جسم مرموز فضایی بگریزند. اگرچه وی اذعان کرده که توضیح کامل این فرآیند نیازمند نظریه‌ای است که با موفقیت، جاذبه را با دیگر نیروهای بنیادی طبیعت ترکیب کند. کار اخیر این دانشمند در پی گفتگوی وی در ماه اوت ۲۰۱۳ انجام شده که از طریق نرم‌افزار اسکایپ در موسسه فیزیک نظری کاویل در سانتاباربارا، کالیفرنیا صحبت کرده بود. («هاوکینگ» نظریه سیاه‌چاله‌ها را رد کرد، اطلاعات علمی: شنبه ۵ بهمن ۱۳۹۲)
[۱۱]-
[۱٢]-
[۱٣]-
[۱۴]-
[۱۵]-
[۱٦]-
[۱٧]-
[۱٨]-
[۱۹]-
[٢٠]-



[] جُستارهای وابسته







[] سرچشمه‌ها








[] پيوند به بیرون

[۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]
[۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]