برخورد غول های کیهانی چگونه است؟ + ویدئو

بیگ بنگ: حتما اسم سیاهچاله ها که به غول های کیهانی معروف هستند، به گوشتان خورده است. ایده اصلی وجود این اجرام به سال ۱۷۸۴ توسط جان میچل و سیمون لاپلاس باز می گردد که براساس مفهوم سرعت گریز فیزیک نیوتن ایده جسمی را دادند که چنان میدان گرانشی قدرتمندی دارد که نور نیز نمی تواند از آن فرار کند. در آن زمان نور را متشکل از ذرات می دانستند که می تواند تحت تاثیر گرانش قرار بگیرند، این ایده تا سال ۱۹۱۵ و فرمول بندی نسبیت عام اینشتین به فراموشی سپرده شد.

1به گزارش بیگ بنگ، کارل شوارتسشیلد نشان داد که سیاهچاله ها بصورت تئوری می توانند وجود داشته باشند. شعاع شوارتسشیلد را نیز اکنون به عنوان شعاع افق رویداد سیاهچاله – شعاعی که مرزی را معین می کند که بعد از آن پرده ی سیاهی بر اتفاقات درون سیاهچاله کشیده می شود – می شناسیم. بعد از آن “سابرامانیان چاندراسخار” در سال ۱۹۳۰ محاسباتی مربوط به حد جرمی که یک ستاره می تواند داشته باشد که در برابر فروپاشی گرانشی خود تاب نیاورد انجام داد. او این حد را ۱٫۴۱ برابر جرم خورشید (که اکنون به عنوان حد چاندراسخار می شناسیم) محاسبه کرد. این ایده با وجود مخالفت های شدیدی از طرف افرادی مثل آلبرت اینشتین و آرتور ادینگتون (استاد چاندراسخار) شاخ و برگ گرفت. اصطلاح “سیاهچاله” را جان ویلر در سال ۱۹۶۹ بر سر زبان ها انداخت. بعد از آن، شاید بتوان با جرئت گفت استیون هاوکینگ، فیزیکدان نظری و کیهان شناس معروف دانشگاه کمبریج، بیشترین نقش را در شناخت ما از سیاهچاله ها داشت و کما بیش گفته است که به سیاهچاله ها نور تابانده است.

سیاهچاله ها همواره در پشت مقادیر زیادی گاز و ماده که برای وارد شدن به دنیای مرموز سیاهی صف کشیدند، پنهان اند. به این مقادیر گاز و ماده که مانند دیسکی دور سیاهچاله حلقه زده اند “حلقه تجمعی” گفته می شود. میدان گرانشی یک سیاهچاله آنقدر قوی هست که حتی یک ستاره غول پیکر را نیز به خود نزدیک می کند. ستاره ممکن است به داخل سیاهچاله کشیده شود و در اینصورت سیاهچاله ستاره را جذب میکند و به تدریج ستاره را بطور کامل می بلعد. همچنین ممکن است ستاره در مداری به دور سیاهچاله بگردد که به ایجاد سیستم های دوتایی می انجامد. تعدادی از این سیستم ها کشف شده اند که ستاره ای دور شیئی مرموز و ناشناخته می چرخد، البته جواب اختر فیزیکدانان لزوما سیاهچاله نیست، آن شی می تواند ستاره نوترونی یا کوتوله سفید کوچک، کم نور و پرجرم نیز باشد.

BLACK_HOLE_2323313fاختروش ها (Quasar) یک هسته فعال و بشدت نورانی و دوردست هستند که متعلق به یک کهکشان جوان اند، این اجرام اسرار آمیز به اندازه صدها کهکشان نورانی اند، اما از یک کهکشان کوچکتر! احتمال می رود اختروش ها از سیاهچاله تشکیل شده باشند. مواد در حال سقوط به سیاهچاله داغ می شود و باعث ایجاد تابش های پرتو ایکس،نور و بعضا تابش گاما می شوند. تابش اختروش ها بطور نامنظم است ولی در اختروش کشف شده ی PSO J334.2028+01.4075 ادعا می شود که این روشنایی و تابش های فروزان هر ۵۴۲ روز اتفاق می افتد.

بهترین توضیح را تینگتیگ لئو ستاره شناس دانشگاه مریلند ارائه داد که حلقه تجمعی گاز و مواد به دور دو سیاهچاله اند، نه یک سیاهچاله: یک زوج از دو سیاهچاله که به دور یکدیگر در چرخش اند! لئو اضافه کرد: «ولی این حلقه به دلایلی متقارن نیست. یکی از سیاهچاله ها دسترسی آسان تری به ماده دارد و طی هر بار جرخش ارتباط سیاهچاله با حلقه متشکل از گاز باعث ایجاد تابش بصورت ریتمیک و تناوبی می شود.» اگر لئو و تیمش در این مورد درست قضاوت کرده باشند، با توجه به داده ها احتمال می رود که برخورد بین این دو سیاهچاله ۲۱ سال دیگر باشد. البته دیگر اخترفیزیکدانان مانند متئو گراهام در دانشگاه کلتک در مورد زمان برخورد این سیاهچاله ها مطمئن نیستند و بررسی این نوع پروژه ها را ملتزم در دست داشتن اطلاعات بیشتری می دانند.

3متئو گراهام و همکارانش، ۲۰ اختروش را بررسی می کردند که نور و تابش ساتع شده از آنها موقتی و تصادفی بود ولی آنها ادعا کردند نور و تابش قوی اختروش PG 1302-102 هر پنج سال تکرار می شود. گراهام توضیح داد: «واقعا مانند سیگنال های بالا و پایین است و خیلی شبیه موج است که تاکنون این پدیده در هیچ اختروشی دیده نشده است.» ایلات گیکمن در دانشگاه میلدبری برای توضیح این پدیده گفت: «این پدیده چیز دیگری را پیشنهاد می کند،مانند یک سیاهچاله دوم. یک زوج سیاهچاله ای بسیار پرجرم بهترین توضیح است.» گراهام گفت: «مساله برخورد دو سیاهچاله در این سیستم دوتایی هنوز کامل فهمیده نشده است.» ولی دانیل استرن اضافه کرد: «دو سیاهچاله در اختروش PG 1302-102 چند صد سال نوری فاصله دارند و تقریبا در یک میلیون سال آینده برخورد می کنند. برخورد این دو سیاهچاله انرژی معادل ۱۰۰ میلیون انفجار ابرنواختر آزاد می کند.» (برای مطالعه کامل خبر به اینجا مراجعه کنید)

فیزیک نظری نیز حرفی برای گفتن دارد

همانطور که در دو خبر بالا دیدید، هیچ برخوردی تاکنون ثبت نشده است و تنها امکان وجود سیستم های دوتایی سیاهچاله ای وجود دارد. بنابراین برای بررسی برخورد دو سیاهچاله – که دور از ذهن نیست – باید دست به دامن فیزیک نظری و نظریات مربوط به سیاهچاله ها و شبیه سازی ها بشویم. نسبیت عام اینشتین پیش بینی می کند که یک جسم جرم دار با میدان گرانشی، امواج گرانشی تولید می کند. این امواج با سرعت نور حرکت می کند و انرژی گرانشی را منتقل می کند؛ همانطور که امواج الکترومغناطیسی در فیزیک کلاسیک نیروی الکترومغناطیسی را منتقل می کنند (البته در فیزیک کوانتوم طبق نظریه میدان های کوانتومی انتقال این نیرو برعهده ذرات پیام رسان است – برای مطالعه بیشتر مقاله الکترودینامیک کوانتومی را مطالعه کنید).

اگر در فضا مقابل یک موج گرانشی قوی قرار بگیرید فضا – زمان مقابلتان بصورت مواج بالا و پایین می رود. یک سمفونی را در نظر بگیرید، از صدایی که ایجاد می شود و شما می شنوید، می توانید نوع و جنس صدا را بفهمید. جنس صدای ویالون با پیانو و یا سازهای بادی متفاوت است و وقتی سمفونی در حال اجراست می توانید از صدا نوع ساز های سمفونی را تشخیص دهید. امواج گرانشی نیز اطلاعاتی در مورد فضا – زمان منبع موج حمل می کند. برخورد دو سیاهچاله می تواند موج گرانشی قوی ایجاد کند که اطلاعاتی در مورد فضا – زمان و خم و پیچشش هنگام برخورد دو سیاهچاله منتقل می کند.

2انرژی برخورد دو سیاهچاله بسیار زیاد است، برآورد ها نشان می دهد برخورد دو سیاهچاله انرژی معادل ۱۰,۰۰۰ جهان تولید می کند! یک جهان را با تمام انرژی ستارگانش در نظر بگیرید؛ حالا ۱۰,۰۰۰ برابر این مقدار را در نظر بگیرید! وقتی دو سیاهچاله که به یکدیگر نزدیک می شوند ابتدا از کنار هم می گذرند، چرا که جاذبه گرانشی که بین سیاهچاله ها وجود دارد به سیاهچاله ها شتاب می دهد و باعث می شود ابتدا از کنار هم بگذرند، ولی سپس مانند یک فنر بر می گردندند و همینطور دور یکدیگر می چرخند که در نهایت به یکدیگر خیلی نزدیک می شوند که افق رویداد سیاهچاله ها شروع به ترکیب شدن می کند و افق رویداد سیاهچاله های در حال ادغام حالت بیضی مانند پیدا می کند.در نهایت با ایجاد انرژی زیادی دو سیاهچاله ادغام می شوند و افق رویداد بزرگ تری می سازند.

یکی از کشفیات فیزیکدان بریتانیایی، استیون هاوکینگ در نوابر ۱۹۷۰، هنگامی که برای خواب آماده می شد، این بود که مساحت افق رویداد سیاهچاله ای که از ادغام شدن دو سیاهچاله کوچکتر به وجود می آید از جمع مساحت افق رویداد دو سیاهچاله کوچک تر، بزرگ تر یا مساوی است؛ به عبارتی با ادغام سیاهچاله ها افق رویداد سیاهچاله حاصل می تواند بزرگ تر شود ولی هیچگاه کوچک تر نمی شود. این ممکن است کشف کوچکی بنظر برسد ولی هاوکینگ می گوید: «این کشف برخی از ساختار های بنیادی طبیعت را نشان داد.» از این موضوع برای ایده های مربوط به تابش هاوکینگ و قوانین ترمودینامیک سیاهچاله استفاده شد.(برای مطالعه بیشتر به مبحث تابش هاوکینگ مراجعه کنید.)

دانلود ویدئو

در انتها نظر شما را به کنفرانس کیپ ثورن، فیزیکدان آمریکایی در مورد برخورد دو سیاهچاله جلب می کنیم. در این کنفرانس که زیرنویس فارسی دارد توضیحات بسیار دقیق و گویایی در مورد برخورد دو سیاهچاله هم از نوع چرخشی و هم از نوع غیر چرخشی ارائه داده شده است. امیدواریم مفید واقع شود.

نویسنده: پویا فرخی / سایت علمی بیگ بنگ

منابع: iflscience , nationalgeographic , caltech

image_pdfimage_print
(14 نفر , میانگین : 4٫86 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=34387

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *