Home / مقالات علمی / کیهان / کیهان‌شناسی / سیاه‌چاله‌‌ کجاست 3
سیاه‌چاله‌‌ کجاست 3

سیاه‌چاله‌‌ کجاست 3

گردآوری و ترجمه: آرش آریامنش

 

گردآوری و ترجمه: آرش آریامنش

در قسمت‌های پیش گفتیم اگر جرم ستاره ای 4-5 برابر خورشید باشد در این صورت رُمبش آن ستاره پس از تبدیل به ستاره نوترونی متوقف نمی‌شود. در این حالت گرانش به کار خود ادامه خواهد داد. هیچ عاملی نیست که جلوی این رُمبش ستاره را بگیرد و نهایتن آنقدر ادامه می‌یابد که شعاع ستاره به صفر برسد. موجود حاصل را یک سیاه‌چاله گویند.

سیاه چاله‌ها در حقیقت یک تکینگی در فضا هستند. در حال رمبش ستاره مرحله ای فرا می‌رسد که سرعت فرار از سطح آن به سرعت نور و نیز بیشتر از آن می‌رسد. در این حالت نور نمی‌تواند از آن فرار کند. لازم به ذکر است سرعت فرار از سیاره و ستاره بستگی به جرم و شعاع آن جسم دارد؛ هر چه شعاع کمتر جرم بیشتر سرعت فرار برای آن جرم بیشتر خواهد شد.

مثلا سرعت فرار برای سیاره زمین 11 کیلومتر بر ثانیه است و برای سیاره مشتری 60 کیلومتر بر ثانیه و اگر بخواهیم سرعت فرار نور از سطح زمین را برابر سرعت نور در نظر بگیریم پس شعاع زمین باید به 9 میلیمتر فشرده شود و بدین ترتیب تبدیل به یک سیاه‌چاله می‌شود.

سرعت فرار از سطح یک ستاره نوترونی 100 هزار کیلومتر بر ثانیه است و سرعت فرار از سطح سیاه‌چاله به دلیل چگالی بالا و گرانش بیش از حد بیشتر از نور است!

سیاه‌چاله‌ها از آن نظر که نقطه تلاقی گرانش کلاسیک و مکانیک کوانتوم هستند، همواره مورد توجه نه تنها اختر‌فیزیک‌دان‌ها و بلکه فیزیک‌دانان نظری و ذرات و هم‌چنین علاقه‌مندان به نظریه‌ای برای همه‌چیز هست.

در مجاورات یک سیاه‌چاله انحنای فضا زمان بسیار زیاد است. طوری‌که حتی نسبیت عام نیز در اینجا کارایی خودش را از دست می‌دهد. اما اگر سیاه‌چاله‌ها نامرئی هستند پس چطور به وجود آن‌ها پی میبریم ؟
اگر یکی از ستاره های سیستم دوتایی به سیاه چاله تبدیل شود جاذبه قوی آن می‌تواند مواد را از ستاره مجاور به سمت خود بمکد. این ذرات در میدان گرانشی سیاه‌چاله انرژی جنبشی بالایی به دست می‌آورند و دمای آنها تا میلیون درجه بالا میرود. در این حالت ذرات یونیزه شده و پرتوی ایکس تابش می‌کنند و ما می‌توانیم از زمین آن پرتوها را ببینیم.

اگر ستاره‌ای که جرم اطراف را می‌مکد یک کوتوله سفید باشد، بخش عمده آن‌ تابش فرابنفش و از طرفی دیگر ستاره های نوترونی در یک منظومه دوتایی می‌توانند پرتوی ایکس منتشر کنند. در این صورت چگونه پی می‌بریم که همدم نامرئی یک ستاره نوترونی است یا سیاه چاله ؟

با مطالعه ستاره مرئی میتوان جرم آن را حساب کرد، اگر جرم بیش از سه برابر جرم خورشید ما باشد آنگاه ستاره نامرئی یک سیاه چاله هست.

حال پرسش اینست که افق رویداد کجاست؟
در فرایند رمبش یک ستاره مرحله ای موجود است که سرعت فرار از آن برابر سرعت نور است که اینجا را افق رویداد می‌نامند. افق رویداد یک سطح فرضی است در اطراف سیاه‌چاله‌ی در حال رمبش شکل می‌گیرد. شعاع افق رویداد متناسب با جرم سیاه چاله هست هر چی جرم آن سیاه‌چاله بیشتر شعاع این افق رویداد نیز بیشتر می‌شود.

اگر قرار باشد زمین به یک سیاه‌چاله تبدیل شود افق رویدادش 9 میلیمتر خواهد شد! در مورد خورشید نیز به 3 کیلومتر می‌رسد. نور و ذرات به درون افق رویداد می‌توانند بروند ولی هرگز از آن نمی‌توانند باز گردند.

یک سیاه‌چاله تنها با سه پارامتر تعریف و مشخص می‌شود (جرم، بار الکتریکی، تکانه ی زاویه ای(.

امروزه اثبات شده که سیاه‌چاله‌ها آن‌قدر هم تاریک و نامرئی نیستند.
بر اساس مطالعه ای که هاوکینگ و همکارش پنروز در دهه هفتاد داشت اصطلاحی به نام تابش هاوکینگ در مورد سیاه چاله ها شکل گرفت، آن‌ها نشان دادند به دلیل اثرات کوانتومی سیاه‌چاله‌ها قادرند فوتون و سایر ذرات را تابش کنند این تابش از مجاورت افق رویداد می‌آید نه از درون سیاه‌چاله !

تابش هاوکینگ طیف حرارتی دارد و طبق نظریه‌های میدانهای کوانتومی در خلا جفت‌هایی از ذرات و ضدذرات هستند که به طور پیوسته خلق و نابود می‌شوند. اگر همچین جفت‌هایی در نزدیکی افق رویداد یک سیاه‌چاله باشند و تولید شوند آنگاه یکی از ذرات وارد افق رویداد و حفت آن می‌تواند از افق رویداد فرار کند و گسیل شود. این ذرات همان تابش هاوکینگ هستند.

تکینگی در سیاه چاله نقطه ای است که تصور میشود همه‌چیز در آنجا ناپدید یا نابود میشود. ما از بیرون هرگز چنین مکانی را نمی‌توانیم ببینیم. آن نقطه ممکن است پلی به دنیاهای موازی یا ابعاد بالاتر داشته باشد فعلا فیزیک ما قادر به پاسخ گویی مناسب در این باره نیست.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

Scroll To Top