در قسمت قبل خیلی کلی در مورد ماهیت سیاه چاله و نحوه شکل گیریش توضیح دادیم . اینکه سیاه چاله در اثر فروپاشی ستاره های عظیم و رمبش درون خود انقدر ادامه میدهند تا اینکه چیزی جز گرانش در انها باقی نمیماند .
برای انکه به چگونگی یک حفره سیاه پی ببریم باید شناختی اجمالی از حیات یک ستاره از اغاز تا به الان باشیم .
به ادامه ی مطلب بروید.

 وقتی مقادیر زیادی از گاز عمدتا هیدروژن تحت تاثیر جاذبه گرانشی خود شروع به فروپاشی میکند ستاره ای بوجود میاید . بهنگام انقباض اتمهای گاز بیشتر و بیشتر و هر بار سریعتر از پیش با یکدیگر برخورد میکنند . و در نتیجه گاز داغ میگردد و بالخره چنان گداخته میشود که اتمهای هیدروژن پس از برخورد با یکدیگر از هم جدا نمیشوند بلکه در هم میامیزند و بدینسان اتم هلیوم تشکیل میشود .
حرارت ناشی از این واکنش که مثل یک انفجار کنترل شده بمب هیدروژنی است باعث درخشش نور از ستاره میشود . این حرارت اظافی همچنین فشار گاز را تا به انجا افزایش میدهد که با جاذبه گرانشی برابر میشود .
بدین ترتیب انقباض گاز متوقف میشود این پدیده تا حدودی مثل بادکنک میماند بیشن فشارهوای درون ان که در صدد انبساط بادکنک است و تنش لاستیک که میکوشد انرا کوچکتر بکند توازنی بوجود میاید .
ستارگان بهمین نحو در مدتهای درازی پایدار میماند یعنی حرارت ناشی از واکنشهای هسته ای با جاذبه گرانشی شان متوازن است . اما عاقبت هیدروژن و دیگر سوختهای هسته ای ستارگان به پایان میرسد نکته تناقض امیز انست که هر چه سوخت اغازیت ستاره بیشتر باشد زودتر تموم میشه زیرا هر چه ستاره جرم بیشتری داشته باشد برای خنثی کردن جاذبه گرانشی اش باید داغتر شود و هر چی داغتر باشد سوختش زودتر به پایان میرسد .
خورشیدما احتمالا سوخت کافی تا 4-5 میلیارد سال دیگر را دارد و الان در میانه عمر خویش است . اما ستارگان بزرگتر ظرف یکصد سال سوخت خودشونو تمام میکنند .
وقتی سوخت ستاره ای تموم بشه شروع به سرد شدن میکند . و در نتیجه منقبض میشود . در پایان قرن 20 مشخص شد چه بلایی سر ستاره ای که در پایان راه خودشه میافتد .
این را اظافه کنم هر ستاره ای تبدیل به سیاه چاله نمیشه . ستارگانی 2-3 برابر خورشید ما چنین سرنوشتی خواهند داشت . ستارگانی اندازه خورشید و کوچکتر از خورشید بعد از یک مرحله انبساط بادکنکی در انتهای عمرش .... و یک انفجار ...تبدیل به یک ستاره کوتوله سفید و یک سحابی سیاره ای خلق میکند .
در سال 1928 یکی از فارغ التحصیلان دانشگاه کسی به نام " چادراسخار " اهل هندوستان نزد سر ارتور دینگتون رفت که متخصص نسبیت عام بود .
چاندراسخار بر این شد که یک ستاره چه جرمی باید داشته باشد تا پس از اتمام سوختش همچنان بتواند در برابر گرانش خود تاب بیاورد . فکر وی این بود که وقتی ستاره کوچک میشه ذرات ماده بهم نزدیک تر میشوند . پس طبق اصل طرد پائولی باید سرعتهای متفاوتی داشته باشند .
این امر باعث دوری ذرات از هم و گسترش ستاره میشود .پس یک ستاره به واسطه توازن میان گرانش و رانش ناشی از اصل طرد پائولی میتواند شعاع خود را به مقدار ثابتی تثبیت نماید .
اگر شما ناظر فروپاشی یک ستاره و تبدیل شدنش به یک سیاه چاله بودید باید در نظر داشته باشید طبق نسبیت انشیتین زمان مطلقی در کار نیست . هر ناظر معیار و اندازه زمانی خودش را دارد و زمان برای شخصی که مثلا نزدیک ستاره است در برابر زمان برای شخصی که دور تر ایستاده متفاوت تره و علتش نیز وجود میدان گرانشی است که در موردش بارها صحبت کردیم .
بین سالهای 1965 1970 حاصل همکاری هاوکینگ و راجر پنروز این بود طبق نظریه نسبیت عام در حفره سیاه باید تکینگی با چگالی نامتناهی و انحنای فضا زمان در بی نهایت وجود داشته باشد . این پدیده تقریبا همانند ابتدای عالم ما نیز هست . با این تفاوت کخ در اینمورد این تکینگی پایان زمان برای جسم فروپاشیده یا یک فضانورد است .
در این تکینگی قوانین علم و توانایی ما برای پیش بینی اینده در هم میشکند . طبق معادلات انیشتین یک فضانورد ممکنه تکینگی رو لمس کنه حتی ازش عبور کنه و از طریق کرم چاله به نقطه ای دیگر از کیهان منتقل بشه . ظاهرا این راه حل ها تا امروز ناپایدار به نظر میرسند .
در سال 1967 "ورنر اسرائیل " دانشمند کانادایی نشان داد طبق نظریه نسبیت عام انیشتین حفره های سیاهی در حال چرخش نیستند بلکه بسیار ساده و کروی هستند و اندازه شان تنها به جرمشان بستگی دارد . در سال 1963 "روی کِر" دانشمند نیوزلندی مجموعه راه حل هایی برای نسبیت عام معرفی کرد که حفره های سیاه چرخان را توصیف نمود .
اگر میزان چرخش صفر باشد حفره سیاه کاملا گرد است و حل متناظر با حل سیاه چاله شوارتزلید یکسانه .
ورر اسرائیل میگفت بعد از فروپاشی ستاره ای تنها یک تکینگی باقی میماند و بس اما دانشمندانی چون راجر پنروز و جان ویلر کاملا نظریه متفاوتی داشتند انها میگفتند حرکات سریع حینن فروپاشی ستاره ای عظیم منجر میشود امواج گرانشی از ان ساتع شود و همین موضوع باعث میشود ستاره را بیش از پیش کروی نشان دهد
اجازه بدید کمی به تعریف خود سیاه چاله برگردیم . یک مرحله قبل از سیاه چاله ... تبئیل ستاره عظیم به ستاره های نوترونی است که اندازه انها تنها چند ده مایل است ...یعنی تنها چند برابر شعاع بحرانی یک ستاره ...وقتی شعاع یک ستاره در حد فروپاشی پیش رفت و بیش از انادزه این مساله را ادامه داد و و به مرز بحرانی خود برسد انگاه حفره سیاه تشکیل میشود . خب سوال اینه حفره ای سیاه که نوری گسیل نمیکنه چگونه به وجودش پی میبریم
؟؟؟
در سال 1783 جان میچل که خیلی ها میگویند او نخستین پیش بینی از ستارگان سیاه یا سیاه چاله ها را داشت اذعان داشت که این حفره های سیاه اثراتی روی اجرام قابل دیدن در اطراف خود را دارند .
یعنی از روی نیروی گرانشی که روی اجرام قابل دیدن اطراف خودشان میگذارند ما قادر به شناسایی چنین مکانهایی هستیم .
در کهکشان ما باق بین 200-300 میلیارد ستاره مرئی وجود دارد . جاذبه گرانشی این تعداد حفره سیاه و همچنین وجود ماده مرموز و همچنین وجود یک سیاه چاله عظیم در مرکز راه شیری نشان میدهد چرا ستارگان با سرعت به دور مرکز راه شیری در حال گردش هستنند.
اگر ستاره ای به سمت سیاه چاله ای به قدر کافی نزدیک باشد انگاه اختلاف نیروی گرانشی وارد بر طرف ستاره ان را پاره پاره میکند .
بقایای این ستارگان به علاوه گازهای ان از هم جدا شده و به سوی سیاه چاله سقوط میکنند .
اما ایا برای شکل گرفتن یک سیاه چاله حتما باید ستاره ای عظیم تر از خورشید ما باشد ؟ خیر سیاه چاله هایی میتوانند از دل ستارگانی که کوچکتر از خورذشید ما هستند شکل بگیرند .
ستارگانی که جرمشان انقدر کم است حتی وقتی سوخت هسته ای شان پایان میابد باز در بربار نیروی گرانشی پایداری میکنند .
حفره هایی سیاه با جرم پایین تنها وقتی شکل میگیرند که یک فشار خارجی عظیمی ماده را فشرده سازد و چگالی را بسیار افزایش دهد . این شرط در ساخت یک بمب هیدروژنی هم صدق میکند . جان ویلر فیزیکدان محاسبه کرد که اگر اب سنگین در همه اقیانوسها را در نظر بگیریم و با ان بمب هیدروژنی بسازیم میتوانیم ماده را در مرکز چنان زیر فشار بگذاریم که حفره ای سیاه شکل بگیرد .

اما ایا سیاه چاله ها انقدر هم که میگویند سیاه هستند ؟ ایا تابش یا امواجی از خود ساتع میکنند ؟
قسمت بعدی به این مطالب میپردازیم
{تهیه کننده : ارش بوالحسنی – وبلاگ هوش فرازمینی }


تاريخ : ۱۳٩٤/۸/۱ | ۱٢:٠٥ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی