بیگ بنگ: جرم سیاهچاله در یک نقطه در قلب سیاهچاله متمرکز شده است و به وضوح قابل دیدن نیست. منظور از چاله، در اصل، محدوده‌ای از فضا در اطراف تکینگی است، جایی که جاذبه به قدری قوی است که هیچ چیز، حتی نور، که سریع‌ترین چیز در این جهان است، نمی‌تواند از آن‌ فرار کند و همچنین جایی‌ که اتساع زمان در آن بی‌ نهایت است.

به گزارش بیگ بنگ، بنابراین، یک سیاهچاله با یک سطح تعریف شده به نام افق رویداد محدود و مرز بندی شده است، جایی‌ که نه چیزی داخل آن‌ قابل رویت است و نه چیزی از آن‌ قادر به فرار می‌‌باشد، زیرا سرعت لازم برای فرار از این سیاهچاله باید برابر یا بیشتر از سرعت نور باشد(چیزی که از نظر فیزیکی‌ غیر ممکن است). افق رویداد شبیه به یک پوسته ی ‌یک طرفه عمل می‌‌کند، شبیه به نقطه ی بدون بازگشتی که یک قایق زمانی‌ که در یک گرداب گرفتار می‌‌شود، تجربه می‌‌کند.(منظور از نقطه ی بدون بازگشت، نقطه ایست که دیگر امکان حرکت برخلاف جریان گرداب وجود ندارد). یا اگر به شکل دیگری بخواهیم به آن‌ نگاه کنیم، داخل افق رویداد، فضا در حال سقوط داخل سیاهچاله با سرعتی بیشتر از سرعت نور است.

افق رویداد یک سیاهچاله که حاصل فروپاشی ستاره ای با جرم چندین برابر خورشید ماست، احتمالا چند کیلومتر عرض خواهد داشت. هرچند، در گذر زمان با بلعیدن غبار، سیارات، ستاره‌ها و حتی سایر سیاهچاله ها، این عرض افزایش یافته و بزرگتر می‌‌شود. به عنوان مثال، سیاهچاله واقع در مرکز کهکشان راه شیری، احتمال دارد جرمی برابر ۲۵۰۰۰۰۰ خورشید و افق رویدادی به قطر میلیون‌ها کیلومتر داشته باشد.

موادی مانند گاز، غبار و سایر بقایای ستاره‌ای که نزدیک سیاهچاله می‌‌شوند ولی‌ به داخل آن‌ کشیده نمی‌‌شوند، تشکیل نوار پهن و صافی از ماده ی در حال چرخشی را در اطراف افق رویداد می‌‌دهند که قرص بر افزایشی(accretion disc) نامیده می‌‌شود. هرچند، تا به حال کسی‌ سیاه چاله یا حتی افق رویداد آن‌ را واقعا ندیده است، ولی‌ این قرص بر افزایشی قابل رویت است؛ زیرا ذرات در حال چرخش به خاطر گرانش قوی سیاهچاله، سرعت و شتاب بسیار بالایی‌ دارند و در نتیجه گرما و پرتو‌های قوی ایکس و گاما آزاد می‌‌کنند.

این قرص‌های بر افزایشی همچنین با نام اختروش یا کوازار هم شناخته شده هستند. اختروش ها، قدیمی‌‌ترین ساختار‌های شناخته شده در کیهان هستند و بدون در نظر گرفتن انفجارهای اشعه گاما، دورترین اجرامی هستند که ما میتوانیم واقعا ببینیم. همچنین اختروش‌ها عظیم‌ترین و درخشان‌ترین اجرامی هستند که از تریلیون‌ها ستاره تشکیل شده اند. در نتیجه ی اختروش، یک هاله ی روشن از ماده ی اطراف و کشیده شده به داخل سیاهچاله ی چرخان می باشد، به طوری که سیاهچاله از آن تغذیه می کند. اختروش، زمانی که ماده ای در اطراف برای تغذیه باقی نمانده است، محو شده و به صورت قسمتی از سیاهچاله در می آید.

سیاهچاله‌ای که نچرخد، دقیقا کروی است. اگرچه یک سیاهچاله ی چرخان(که حاصل فروپاشی یک ستاره ی چرخان است) به دلیل نیروی مرکزی، در قسمت خط استواییش برآمده می‌‌شود. همچنین، یک سیاهچاله ی در حال چرخش همچنین با منطقه ای از فضا- زمان احاطه شده که سکون در آن غیرممکن است و “ارگوسفر” نامیده می شود. این اتفاق به دلیل فرآیندی به نام کشش چهارچوب روی می‌‌دهد، به موجب این فرایند، هر جرم در حال چرخشی، به آرامی تمایل خواهد داشت که در راستای‌ فضا-‌زمان کشیده شود و به سرعت آن را در برگیرد. در حقیقت، فضا‌-زمان در ارگوسفر(نسبت به سایر مناطق فضا‌-زمان در اطراف آن‌) سریعتر از سرعت نور به اطراف کشیده شده است. برای اجرام ارگوسفر، این امکان وجود دارد که بتوانند از مدار اطراف سیاهچاله فرار کنند اما، همین که وارد ارگوسفر میشوند، نمیتوانند سکون و بدون تغییر باقی‌ بمانند.

همچنین به دلیل گرانش بسیار زیاد در اطراف سیاهچاله، هر شیئی در میدان جاذبه اش نسبت به ناظرین خارج از این میدان، کاهشی در سرعت زمان را تجربه می‌‌کند که با عنوان اتساع زمان گرانشی شناخته می‌‌شود. از نظر یک ناظر که در دوردست هست، یک شیٔ که در حال افتادن در سیاهچاله است، ابتدا سرعتش کم و سپس ناپدید می‌‌شود، به سیاهچاله نزدیک می‌‌شود ولی‌ هیچگاه کاملا به افق رویداد وارد نشده و دسترسی‌ پیدا نمی‌‌کند. نهایتا، در لحظه ی قبل از رسیدن به افق رویداد، شیٔ، کم نورتر و محوتر می‌‌شود به طوری که دیگر قابل رویت نیست( همه ی اینها در اثر اتساع زمانی‌ اتفاق میفتد).

برگردان: تحریریه سایت علمی بیگ بنگ

منبع: physicsoftheuniverse.com