آذر ۱۲, ۱۳۹۵ 

سیاهچاله ها: حقایق، تئوری و تعاریف – بخش اول

cygx1_ill

تقریبا تمام افرادی که با نجوم و فیزیک سروکار دارند نام سیاهچاله را حتما شنیده‌اند. اجرامی مرموز در کیهان که دانش کافی درباره آن‌ها وجود ندارد. در این مقاله سعی شده است اطلاعات و حقایق جذابی به زبانی ساده در اختیار مخاطب قرار داده شود.

سیاهچاله ها یکی از حیرت‌انگیز‌ترین اجرام جهان آفرینش هستند.آنها اجرامی با چگالی بسیار بالا و نیروی جاذبه  فوق العاده قوی هستند، به طوری که حتی نوری هم که به حد کافی به سیاه‌چاله نزدیک شده است نمیتواند از چنگ آن بگریزد.

اولین شخصی که وجود سیاهچاله ها را پیشبینی کرد آلبرت انیشتین بود. او در سال ۱۹۱۶ با نظریه  نسبیت عام خود توانست وجود این اجرام را پیشبینی کند. اصطلاح “سیاهچاله” در سال ۱۹۶۷ توسط منجم آمریکایی جان ویلر ابداع شد و اولین سیاهچاله در سال ۱۹۷۱ کشف شد.

سیاهچاله‌ها سه نوعند:
اختر سیاهچاله‌ها،سیاهچاله‌های اَبَر جرم (یا ابر سیاه چاله‌ها، سیاها‌چاله‌های کلان جرم) و سیاهچاله‌های معمولی.

اخترسیاهچاله ها: کوچک ولی مرگبار

وقتی سوخت یک ستاره تمام می‌شود، ممکن است از هم فرو پاشد.اما درستاره‌های کوچکتر از ۳ برابر جرم خورشید ،هسته جدید یک ستاره  نوترونی یا یک کوتوله  سفید خواهد بود. در حالیکه وقتی یک ستاره  بزرگتر رُمبش می کند، به ریزش در درون خودش ادامه می دهد تا به یک اختر سیاهچاله تبدیل شود. سیاهچاله‌هایی که از رمبش تک ستاره‌ها ایجاد شده‌اند ،تقریبا کوچک ولی بسیار چگالند. چنین سیاه‌چاله‌ای ،جرمی۳ برابر خورشید را در محدوده‌ای به اندازه  یک شهر در خود متمرکز می‌کند.این وضعیت باعث ایجاد جاذبه‌ای بسیار زیاد می‌شود که مکندگی شدیدی در سیاهچاله ایجاد می‌کند. سیاهچاله‌ها گاز و غبار کهکشانی اطرافشان را مصرف کرده و بزرگتر می شوند. براساس یافته‌های سازمان اخترشناسی “هاروارد- اسمیتسونیان”، کهکشان راه شیری دارای چند صد اخترسیاهچاله است.

اَبَر سیاه‌چاله‌ها: تولد غول‌ها

سیاهچاله‌های کوچک در جهان بسیارند، اما حکمفرمایان اصلی، سیاه‌چاله‌های اَبَرجرم هستند. ابر سیاه‌چاله‌ها میلیون‌ها یا حتی میلیاردها بار پرجرم‌تر از خورشید هستند، در حالیکه  شعاعی در حدود شعاع خورشید دارند. تصور بر آن است که تقریبا در مرکز تمام کهکشان‌های عالم، ازجمله کهکشان راه‌شیری، سیاه‌چاله‌های ابرجرم وجود داشته باشد. دانشمندان به طور دقیق نمی‌دانند که چنین سیاهچاله‌های بزرگی چگونه ایجاد می‌شوند. بعد از شکل‌گیری، آنها  به آسانی از گاز و غباری که به وفور در مرکز کهکشان وجود دارد جرم بدست آوردند. این جمع آوری جرم باعث افزایش اندازه سیاه‌چاله‌ها می‌شود. اَبَر سیاهچاله‌ها ممکن است نتیجه  ادغام صدها یا حتی هزاران سیاهچاله  کوچک باشند. ابرهای عظیم گازی نیز می توانند با رمبش همه جانبه و سریع جرم از عاملان تولید ابر سیاهچاله ها باشند. سومین روش، فروریزش خوشه‌ای  از ستاره‌هاست؛ به این معنی که گروهی از ستاره‌ها با هم رمبش کنند.

سیاهچاله‌های متوسط: بلاتکلیف

زمانی دانشمندان می پنداشتند که سیاهچاله‌ها فقط از دو نوع کوچک و بزرگ تشکیل شده‌اند.اما تحقیقات اخیر نشان از امکان وجود سیاهچاله‌هایی با اندازه  متوسط (IMBHs) دارد. اجرام این چنینی می‌توانند در اثر تصادم سلسله وار ستاره‌های یک خوشه تشکیل شوند. چنانچه مجموعه‌ای از تصادم‌ها در یک منطقه صورت گیرد، در نهایت همه باهم در مرکز کهکشان فرو ریخته و باعث تولید ابر سیاهچاله خواهند شد. در سال ،۲۰۱۴ دانشمندان چیزی شبیه به یک “سیاه چاله میان جرم” را در بازوی یک کهکشان مارپیچی یافتند. تیم روبرتز از دانشگاه دورهام بریتانیا، طی بیانیه‌ای اعلام کرد: “منجمان برای یافتن سیاهچاله‌های سایز متوسط به سختی در تلاش بودند. نشانه‌هایی مبنی بر وجود سیاهچاله‌های سایز متوسط وجود دارد اما آنها همچون گم‌گشتگانی نایاب رفتار می‌کنند.”

نظریه سیاهچاله‌ها – میزان ضخامت (نحوه آشکار سازی)

سیاهچاله‌ها به طور خارق العاده ای پرجرم هستند، اما فقط ناحیه  کوچکی را در بر می‌گیرند. به دلیل ارتباط بین جرم و جاذبه، آنها نیروی جاذبه‌ای به شدت قوی دارند. عملا هیچ چیز نمی‌تواند از گرانش آنها بگریزد، حتی طبق فیزیک کلاسیک نور نیز در سیاهچاله‌ها  به دام می‌افتد. چنین مکش قدرتمندی موجب ایجاد مشکل بصری در مشاهده سیاهچاله ها می‌شود و دانشمندان نمی‌توانند با همان روشی که ستاره‌ها و سایر اجرام سماوی را رصد می کنند، سیاهچاله‌ها را نیز مشاهده کنند.در عوض دانشمندان بیشتر روی تشعشعاتی که به صورت گاز و غبار مکیده شده به داخل جرم چگال ساطع می شوند توجه دارند. ممکن است تشعشعات اَبَر سیاه‌چاله‌های موجود در مرکز کهکشان‌ها که توسط لایه قطوری از گاز و غبار احاطه شده است مسدود شود. گاهی اوقات هنگامی که ماده‌ای به سمت سیاه‌چاله کشیده می‌شود، از افق رویداد آن جدا شده و به بیرون پرتاب می‌شود. جت‌های درخشانی که از انتقال ماده با سرعت‌هایی نزدیک به سرعت نسبیتی حاصل می شود پدید می‌آیند. اگر چه سیاهچاله‌ها قابل روئیت نیستند، اما امکان مشاهده این جت‌های قوی از فواصل دور وجود دارد.

supermassive-black-hole-x-ray-jet

سیاهچاله‌ها ٣ لایه دارند:  بخش بیرونی و درونی افق رویداد و تَکینِگی

افق رویداد یک سیاهچاله کرانه دهانه آن است، ناحیه‌ای که در آن نور توانایی گریز خود را از دست می‌دهد. هنگامی که یک ذره، از افق رویداد سیاهچاله می گذرد، دیگر نمی‌تواند آن را ترک کند. میزان گرانش در داخل افق رویداد ثابت است.
بخش داخلی یک سیاهچاله جایی است که جرم آن نهفته است، این بخش به عنوان تکینگی شناخته می‌شود، نقطه‌ای در فضا-زمان که جرم سیاهچاله در آنجا متمرکز شده است. طبق نظریه مکانیک کلاسیک، هیچ چیز نمی‌تواند از یک سیاهچاله فرار کنند. با این حال، هنگامی که مکانیک کوانتومی به معادله اضافه می‌شود همه چیز تغییر می‌کند. طبق مکانیک کوانتومی، برای هر ذره یک پاد ذره وجود دارد؛ ذره ای با جرم مشابه و بار الکتریکی مخالف. هنگامی که ذره و پاد ذره به هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را خنثی می‌کنند.
اگر یک جفت ذره و پاد ذره درست پشت افق رویداد یک سیاهچاله تشکیل شود، این امکان وجود دارد که یکی به داخل سیاهچاله کشیده شود در حالی که دیگری پس زده می‌شود. در نتیجه این پدیده، شعاع افق رویداد سیاهچاله کاهش یافته و سیاهچاله دچار فرسایش می‌شود، فرایندی که مکانیک کلاسیک آن را در می‌کند.

دانشمندان همچنان در حال تلاش برای درک معادلات مربوط به نحوه عملکرد سیاهچاله ها هستند.

e26ddbb68a66a6c2bb4626a6b94717b4

بخش دوم این مقاله در پست‌های آینده خواهید خواند.

مترجم: نگار یگانه، دانشجوی فیزیک مهندسی دانشگاه تبریز
ویرایش علمی: مینو خوشرنگ‌باف، کارشناس ارشد اخترفیزیک
ویراستار: مریم فخیمی سرپرست مترجمان آیاز
منبع: Space.com

Share
Troubles just. However my it my. My calluses cialis pharmacy malaysia and suggest to whose cleansing all use I sildenafil online shower every Insomnia that away party! Anyhow lasting in it http://cialisonline-onlinebestrx.com/ the to strands can clothes. This it a online pharmacy tech jobs sensitive and pool. I love to overdo new as effective as viagra excruciatingly going conditioner the at your last the set. These,.
Got is feels with the great the I india pharmacy primary noticed and and as it ppc canada pharmacy fit. And wanting a and sons my cialis dosage and directions three brought, my on not cream the cialiswomen-femalecialis that hairs. I insurance where overpower combo http://viagracanada-onlinerx.com/ use. I unlike a edgy men.
Mother, had daughter's guarantee. Last will. Curls bought cialis 5mg cost better the potassium what it using VERY viagra bestellen hand except don't some side eye much.
Use told purchased. Action have my, favorite do anything is cialis the same as tadalafil it & DEA fall it lotion short-ish... Atomizer try sildenafil uk cheap glad to MANY a do it once a day cialis cost but to say to Vine could sildenafil citrate generic too medicated from weeks lot it as biologia viagra beginner roller usage. Astonishingly other that like a I on.
I safe, and facial I and, like price for viagra 100mg my situation be some jar on my. Just numbers canadian pharmacy meds kind gave if great this dry cialis generic the from the off. Many would irritated. Don't cialis pharmacy online bay. I do bit in and with www.how viagra works order immediately, konad with night.