سیاهچاله

طبق نظریه , نسبیت عام , گرانش انحنا دهنده فضا زمان است فضای حول ستاره به نحو بارزی خم می شود در لحظه ای که هسته ستاره تبدیل به حفره سیاه می شود

● مفاهیم پایه:

طبق نظریه ، نسبیت عام ، گرانش انحنا دهنده فضا زمان است. فضای حول ستاره به نحو بارزی خم می شود در لحظه ای که هسته ستاره تبدیل به حفره سیاه می شود. این جرم خطوط فضا زمان را مانند پیله ای به دور خود می پیچد. امواج نوری کم تحت زوایای خاصی به سمت سیاه چاله روان می شود.

در سطح کره ای که هم مرکز نقطه یکتایی سیاهچاله است، تجمع می کنند. در فاصله معینی از سیاهچاله که بسته به جرم ستاره رمبیده دارد، جاذبه آنچنان زیاد است که نور نمی تواند فرار کند به این فاصله افق حادثه گفته می شود.

● ساختار سیاهچاله ها:

با حل استاتیک غیر چرخشی با تقارن کروی برای معادلات میدان اینشتین این نکته مشخص می شود که سیاهچاله ها که از یک سمت به صورت چاه عمل می کنند، در سطح دیگری به صورت چشمه عمل می کند. یعنی می تواند دو سطح مختلف فضا زمان را از جهان های گوناگون یا دو نقطه بسیار دور از جهان خودمان را به هم متصل کند. که به این حالت کرم چاله یا پل اینشتین رزن گفته می شود.

● سیاهچاله ها چگونه به وجود می آیند؟

هر چه ستاره های نوترونی بزرگتر باشد کشش جاذبه ای داخلی آن نیز بیشتر خواهد بود. در سال ۱۹۳۹ او پنهایمه فکر کرد که نوترون ها نمی توانند در برابر همه چیز مقاومت کنند. به نظر او اگر یک چیز در حال از هم پاشیدن بزرگتر از ۳/۲ برابر اندازه خورشید بود، آنگاه نه تنها الکترون ها بلکه نوترون های آن نیز در هم می شکست.

همچنین باید بدانیم که وقتی نوترونها در هم شکستند دیگر هیچ چیز مطلقا وجود ندارد که از ، در هم پاشیدن ستاره جلوگیری کند. اگر شما خود را روی سطح یک توده در حال از هم پاشیدن تصور کنید، آنگاه شما با فرو ریختن آن جسم به مرکز آن نزدیکتر و نزدیکتر خواهید شد. و بنابراین نیروی جاذبه بیشتر و بیشتری را حس خواهید کرد. تا هنگامی که ستاره به مرحله کوتوله سفید برسد، شما بیش از ۱.۰۱۶ تن وزن پیدا خواهید کرد.

وقتی که ستاره به در هم پاشیدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوترونی هم گذشت و به طور کامل از هم پاشید، وزن شما از ۱۵۰۰۰ میلیون تن بیشتر و بیشتر خواهد شد. اگر سیاهچاله به اندازه کافی به ما نزدیک بود، می توانستیم نیروی جاذبه بر آن را حس کنیم. اما وقتی یک سیاه چاله در میان ستاره ها خیلی دورتر از ما قرار دارد، آیا می توانیم وجود آنرا اثبات کنیم؟ برای این منظور اخترشناسان دو راه آشکار شدن حدس می زنند.

▪ اول از روی جرم سحابی برای مثال اگر آنها جرمهای تمام ستارگان موجود در یک خوشه ستاره ای مرئی به طور قابل ملاحظه ای کمتر از جرم خوشه وجود داشته باشد، مرکز کهکشان ها به عنوان مکانهایی تلقی می شوند که در آنها سیاهچاله ها وجود دارند. زیرا چگالی مواد در آنجا زیاد است.

▪ راه دوم نیز این بوده که اگر چه hc سیاهچاله ها هیچ تشعشعی خارج نمی شود اما چیزهایی که در سیاهچاله ها سقوط می کنند به هنگام سقوط اشعه ایکس از خود منتشر می کنند و هر چیز کوچکی که در سیاهچاله ها سقوط کند تنها مقدار کمی اشعه ایکس از خود منتشر می کند. این مقدار برای کشف آن در فاصله میلیون ها میلیون کیلومتری کافی نخواهد بود.

در سال ۱۹۷۱ یک دانشمند انگلیسی به نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه به وجود آمدن سیاهچاله ها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. وزن برخی از این سیاهچاله ها ممکن است به اندازه وزن یک سیاره کوچک و یا از آن کمتر باشد. و وی آنها را سیاهچاله کوچک نامید.

● نتایج تحقیقات هاوکینگ:

▪ سیاهچاله ها می توانند وزن از دست بدهند

مقداری از انرژی جاذبه ای آنها در خارج ازمحدوده شعاع شوارتز شیلد ستاره به ذرات ماده تبدیل می شود.

ممکن است این ذرات به فضای بیرون بگریزند از این طریق مقداری از مواد تشکیل دهنده سیاهچاله های بزرگ که به اندازه یک ستاره وزن دارند، برای تبخیر همه مواد تشکیل دهنده اش میلیون ها میلیون سال وقت لازم است. درحالی که در این مدت خیلی بیشتر از این مقدار ماده به آن اضافه می شود. بنابر این هیچگاه از طریق تبخیر وزن آن کاسته نمی شود.

هر چه سیاهچاله کوچکتر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر است یک سیاهچاله کوچک واقعی باید بیشتر از مقدار ماده ای که به خود جذب می کند وزن از دست بدهد. بنابر این سیاهچاله کوچک باید بوسیله تبخیر کوچکتر و کوچکتر شود و بالاخره هنگامی که دیگر خیلی خیلی کوچک شد یک مرتبه تبخیر آن حالت انفجاری بخود گرفته و تشعشعاتی حتی با انرژی بیشتر از اشعه ایکس منتشر کند. اشعه منتشر شده از این طریق اشعه گاما خواهد بود

سیاهچاله های کوچکی که ۱۵ میلیون سال پیش هنگام نخستین انفجار بزرگ جهان ایجاد شده اند، اکنون ممکن است در حال ناپدید شدن باشند. هاوکینگ اندازه اولیه آنها و نوع اشعه گامایی را که هنگام انفجار تولید می کنند، حساب کرد.

● مجهولات سیاهچاله ها:

اگر ستاره شناسان بتوانند نوع پرتوهایی که هاوکینگ پیش بینی کرده است، شناسایی کنند، مدرک خوبی برای تایید تشکیل و وجود سیاهچاله بدست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهای پیش بینی شده کشف نشده اند. با این حال هر لحظه ممکن است این پرتو ها شناسایی شوند.

دلی تابش اشعه ایکس از حفره سیاه این است که جرمی که توسط طوفانهای ستاره ای خود ستاره ، از سطح آن می گریزند، در فاصله مناسبی که به حفره سیاه رسیدند، توسط حفره شکار می شوند. و در مداری به دور حفره شروع به چرخش کرده و به این ترتیب شکل یک دیسک عظیم را تشکیل می دهند.

با توجه به این نکته که لایه های داخلی تر دیسک سریع تر از لایه های خارجی می چرخند، در اثر اصطکاک لایه های مختلف دیسک گرم شده و شروع به تابش اشعه ایکس می کنند. به این دیسک ، دیسک تجمعی گفته می شود. این حالت برای اولین بار در ستاره دوتایی ( دجاجه۱-X ) مشاهده شده است. احتمالا قطر خود حفره سیاه (قطر افق حادثه) ۳۰ کیلومتر است و برای تمامی ستاره های دو تایی سیاهچاله ساختمان به همین شکل است.