فهرست مندرجاتسیاهچاله
- مفاهیم پایه
- ساختار سیاه‌چاله‌ها
- سیاه‌چاله‌ها چگونه به‌وجود می‌آیند؟
- نتایج تحقیقات هاوکینگ
- مجهولات سیاه‌چاله‌ها
- يادداشت‌ها
- پی‌نوشت‌ها
- جُستارهای وابسته
- سرچشمه‌ها
[قبل] [بعد]
[↑] مفاهیم پایه
طبق نظریه، نسبیت عام، گرانش انحنادهنده فضا زمان است. فضای حول ستاره به‌نحو بارزی خم می‌شود در لحظه‌ای که هسته‌ی ستاره تبدیل به حفره سیاه می‌شود. این جرم خطوط فضا زمان را مانند پیله‌ای به‌دور خود می‌پیچد. امواج نوری کم، تحت زوایای خاصی، به‌سمت سیاهچاله روان می‌شود.
در سطح کره‌ای که هم مرکز نقطه‌ی یکتایی سیاهچاله است، تجمع می‌کنند. در فاصله معینی از سیاهچاله که بسته به جرم ستاره رمبیده دارد، جاذبه آن‌چنان زیاد است که نور نمی‌تواند فرار کند، به این فاصله «افق حادثه» گفته می‌شود.
[↑] ساختار سیاه‌چاله‌ها
با حل استاتیک غیر چرخشی با تقارن کروی برای معادلات میدان اینشتین این نکته مشخص می‌شود که سیاه‌چاله‌ها که از یک سمت به‌صورت چاه عمل می‌کنند، در سطح دیگری به‌صورت چشمه‌ی عمل می‌کند. یعنی می‌تواند دو سطح مختلف فضا زمان را از جهان‌های گوناگون یا دو نقطه بسیار دور از جهان خودمان را به‌هم متصل کند. که به این حالت کرم چاله یا پل اینشتین رزن گفته می‌شود.
[↑] سیاه‌چاله‌ها چگونه به‌وجود می‌آیند؟
هرچه ستاره‌های نوترونی بزرگ‌تر باشد کشش جاذبه‌ای داخلی آن نیز بیشتر خواهد بود. در سال ۱۹۳۹ او پنهایمه فکر کرد که نوترون‌ها نمی‌توانند در برابر همه چیز مقاومت کنند. به‌نظر او اگر یک چیز در حال از هم پاشیدن بزرگ‌تر از ۳،۲ برابر اندازه‌ی خورشید بود، آن‌گاه نه تنها الکترون‌ها بلکه نوترون‌های آن نیز در هم می‌شکست.
هم‌چنین باید بدانیم که وقتی نوترون‌ها در هم شکستند، دیگر هیچ‌چیز مطلقاً وجود ندارد که از، در هم‌پاشیدن ستاره جلوگیری کند. اگر شما خود را روی سطح یک توده در حال از هم‌پاشیدن تصور کنید، آن‌گاه شما با فرو ریختن آن‌جسم به مرکز آن نزدیک‌تر و نزدیک‌تر خواهید شد. و بنابراین نیروی جاذبه بیشتر و بیشتری را حس خواهید کرد. تا هنگامی که ستاره به‌مرحله کوتوله سفید برسد، شما بیش از ۱،۰۱۶ تن وزن پیدا خواهید کرد.
وقتی که ستاره به در هم‌پاشیدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوترونی هم گذشت و به‌طور کامل از هم پاشید، وزن شما از ۱۵۰۰۰ میلیون تن بیشتر و بیشتر خواهد شد. اگر سیاهچاله به اندازه کافی به ما نزدیک بود، می‌توانستیم نیروی جاذبه بر آن را حس کنیم. اما وقتی یک سیاهچاله در میان ستاره‌ها خیلی دورتر از ما قرار دارد، آیا می‌توانیم وجود آن‌را اثبات کنیم؟ برای این منظور اخترشناسان دو راه آشکار شدن حدس می‌زنند.
- اول، از روی جرم سحابی برای مثال اگر آن‌ها جرم‌های تمام ستارگان موجود در یک خوشه ستاره‌ای مرئی به‌طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از جرم خوشه وجود داشته باشد، مرکز کهکشان‌ها به‌عنوان مکان‌هایی تلقی می‌شوند که در آن‌ها سیاه‌چاله‌ها وجود دارند. زیرا چگالی مواد در آن‌جا زیاد است.
- راه دوم نیز این بوده که اگر چه hc سیاه‌چاله‌ها هیچ تشعشعی خارج نمی‌شود اما چیزهایی که در سیاه‌چاله‌ها سقوط می‌کنند به هنگام سقوط اشعه ایکس از خود منتشر می‌کنند و هر چیز کوچکی که در سیاه‌چاله‌ها سقوط کند تنها مقدار کمی اشعه ایکس از خود منتشر می‌کند. این مقدار برای کشف آن در فاصله میلیون‌ها میلیون کیلومتری کافی نخواهد بود.
در سال ۱۹۷۱ یک دانشمند انگلیسی به‌نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه به‌وجود آمدن سیاه‌چاله‌ها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل‌دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن‌چنان به‌هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. وزن برخی از این سیاه‌چاله‌ها ممکن است به اندازه وزن یک سیاره‌ی کوچک و یا از آن کمتر باشد. و وی آن‌ها را سیاهچاله کوچک نامید.
[↑] نتایج تحقیقات هاوکینگ
سیاه‌چاله‌ها می‌توانند وزن از دست بدهند: مقداری از انرژی جاذبه‌ای آن‌ها در خارج از محدوده شعاع شوارتز شیلد ستاره به ذرات ماده تبدیل می‌شود.
ممکن است این ذرات به فضای بیرون بگریزند از این طریق مقداری از مواد تشکیل‌دهنده سیاه‌چاله‌های بزرگ که به اندازه یک ستاره وزن دارند، برای تبخیر همه مواد تشکیل‌دهنده‌اش میلیون‌ها میلیون سال وقت لازم است. در حالی که در این مدت خیلی بیشتر از این مقدار ماده به آن اضافه می‌شود. بنابر این، هیچ‌گاه از طریق تبخیر وزن آن کاسته نمی‌شود.
هر چه سیاهچاله کوچک‌تر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر است یک سیاهچاله کوچک واقعی باید بیشتر از مقدار ماده‌ای که به‌خود جذب می‌کند، وزن از دست بدهد. بنابر این، سیاهچاله کوچک باید به‌وسیله تبخیر کوچک‌تر و کوچک‌تر شود و بالاخره هنگامی که دیگر خیلی خیلی کوچک شد یک مرتبه تبخیر آن حالت انفجاری به‌خود گرفته و تشعشعاتی حتی با انرژی بیشتر از اشعه ایکس منتشر کند. اشعه منتشر شده از این طریق اشعه گاما خواهد بود.
سیاه‌چاله‌های کوچکی که ۱۵ میلیون سال پیش هنگام نخستین انفجار بزرگ جهان ایجاد شده‌اند، اکنون ممکن است در حال ناپدید شدن باشند. هاوکینگ اندازه اولیه آن‌ها و نوع اشعه گامایی را که هنگام انفجار تولید می‌کنند، حساب کرد.
[↑] مجهولات سیاه‌چاله‌ها
اگر ستاره‌شناسان بتوانند نوع پرتوهایی که هاوکینگ پیش‌بینی کرده است، شناسایی کنند، مدرک خوبی برای تأیید تشکیل و وجود سیاهچاله به‌دست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهای پیش‌بینی‌شده کشف نشده‌اند. با این حال، هر لحظه ممکن است این پرتوها شناسایی شوند.
دلی تابش اشعه ایکس از حفره سیاه این است که جرمی که توسط طوفان‌های ستاره‌ای خود ستاره، از سطح آن می‌گریزند، در فاصله مناسبی که به حفره سیاه رسیدند، توسط حفره شکار می‌شوند و در مداری به‌دور حفره شروع به چرخش کرده و به این ترتیب، شکل یک دیسک عظیم را تشکیل می‌دهند.
با توجه به این نکته که لایه‌های داخلی‌تر دیسک سریع‌تر از لایه‌های خارجی می‌چرخند، در اثر اصطکاک لایه‌های مختلف دیسک گرم‌شده و شروع به تابش اشعه ایکس می‌کنند. به این دیسک، دیسک تجمعی گفته می‌شود. این حالت برای اولین‌بار در ستاره دوتایی (دجاجه ۱-X) مشاهده شده است. احتمالاً قطر خود حفره سیاه (قطر افق حادثه) ۳۰ کیلومتر است و برای تمامی ستاره‌های دو تایی سیاهچاله ساختمان به همین شکل است[۱].
[↑] يادداشت‌ها
يادداشت ۱: اين مقاله برای دانشنامهی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شدده است.
[↑] پی‌نوشت‌ها
[۱]- سیاهچاله، مجلۀ الکترونیکی ویستا
[↑] جُستارهای وابسته
□
□
□
[↑] سرچشمه‌ها
□ مجلۀ الکترونیکی ویستا