Home / مقالات علمی / کیهان / کیهان‌شناسی / سیاه‌چاله‌‌ کجاست 1
سیاه‌چاله‌‌ کجاست 1

سیاه‌چاله‌‌ کجاست 1

گردآوری و ترجمه: آرش آریامنش

 

سیاه‌چاله‌ها چه مکان‌هایی هستند و چگونه شکل میگیرند ؟
{در این مقاله در طی چند قسمت به طور ساده فرایند تشکیل سیاه چاله‌ها را بررسی می‌کنیم}

به طور کلی سرنوشت ستاره‌ها بسته به جرم آن‌هاست . ستاره‌ای به اندازه خورشید ما وقتی سوختش(هیدروژن ) تمام شود و به هلیوم تبدیل شود پف کرده تبدیل به غول قرمز می‌شود و نهایتا مرحله‌ی آخر زندگیش ستاره ای کوچک و سفید و کم نور و سرد خواهد بود که اصطلاحن “کوتوله سفید” نام دارد. اما اگر ستاره ای 1.5-2 برابر جرم خورشید ما باشد سرنوشتش متفاوت خواهد بود :
در این صورت رمبش ان 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 رمبش ستاره را بگیرد و نهایتن آنقدر ادامه میابد که شعاع ستاره به صفر برسد. در نهایت آنچه بجای مانده را یک سیاه‌چاله گویند.
*سیاه‌چاله‌ها در حقیقت یک “تکینگی” در فضا هستند – در حال رمبش ستاره مرحله‌ای فرا می‌رسد که سرعت فرار از سطح ان به سرعت نور و نیز بیشتر از آن می‌رسد. در این حالت نور نمی‌تواند از آن فرار کند – لازم به ذکر است که سرعت فرار از سیاره و ستاره بستگی به جرم و شعاع ان جسم دارد. هر چه شعاع کمتر و جرم بیشتر، آن‌گاه سرعت فرار برای آن جرم بیشتر خواهد شد.
(به عنوان مثال 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 در این صورت می‌تواند تبدیل به یک سیاه‌چاله شود.)
سرعت فرار از سطح یک ستاره نوترونی 100.000 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 اختر فیزیک دانها بلکه فیزیک دانان نظری و ذرات و هم چنین علاقه مندان به نظریه ای برای همه چیز 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، چطور به وجود آنها پی می‌بریم؟ اگر یکی از ستاره‌های سیستم دوتایی به سیاه‌چاله 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 می‌توانی 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 ستاره‌های نوترونی در یک منظومه دوتایی می‌تواندد پرتوی ایکس منتشر کنند. در این صورت چگونه پی می‌بریم که همدم نامرئی یک ستاره نوترونی است یا سیاه‌چاله ؟
با مطالعه ستاره مرئی می‌توان جرم ان را حساب کرد اگر جرم بیش از سه برابر جرم خورشید ما باشد انگاه ستاره نامرئی یک سیاه چاله هست .
——————————————–
*افق رویداد کجاست ؟ در فرایند رمبش یک ستاره مرحله ای موجود است که سرعت فرار از ان برابر سرعت نور است ای جا را افق رویداد مینامند – یک سطح فرضی است در اطراف سیاه چاله در حال رمبش شکل میگیرد . شعاع افق رویداد متناسب با جرم سیاه چاله هست هر چی جرم ان سیاه چاله بیشتر شعاع این افق رویداد نیز بیشتر میشود .
——————————————-
((اگر قرار باشه مثلا زمین به یک سیاه چاله تبدیل بشه افق رویدادش 9 میلیمتر خواهد شد در مورد خورشی نیز به 3 کیلومتر میرسد . نور و ذرات به درون افق رویداد میتوانند بروند ولی هرگز از ان نمیتوانند باز گردند))
—————————————-
*یک سیاه چاله تنها با سه پارامتر تعریف و مشخص میشه { جرم – بار الکتریکی – تکانه ی زاویه ای }
امروزه اثبات شده سیاه چاله ها انقدر 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 . انها نشان دادند به دلیل اثرات کوانتومی سیاه چاله ها قادرند فوتون و سایر ذرات را تابش کنند این تابش از مجاورت افق رویداد میاید نه از درون سیاه چاله
*تابش هاوکینگ طیف حرارتی دارد و طبق نظریه های میدانهای کوانتومی در خلا جفتهایی از ذرات و ضد ذرات هستند که به طور پیوسته خلق و نابود میشوند اگر همچین جفتهایی در نزدیکی افق رویداد یک سیاه چاله باشند و تولید شوند انگاه یکی از ذرات وارد افق رویداد و حفت ان میتواند از افق رویداد فرار کند و گسیل شود .این ذرات همان تابش هاوکینگ هستند .
*تکینگی در سیاه چاله نقطه ای است که تصور میشه همه چیز در انجا ناپدید یا نابود میشه . ما از بیرون هرگز چنین مکانی را نمیتوانیم ببینیم . ان نقطه ممکن است پلی به دنیاهای موازی یا ابعاد بالاتر داشته باشد فعلا فیزیک ما قادر به پاسخ گویی مناسب در این باره نیست .
{در مطلبی مجزا مراحل زندگی ستارگان از تولد تا مرگ بررسی میشود
ارسالی از آرش آریامنش

Leave a Reply

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

*

Scroll To Top