بیگ بنگ: سیاهچاله ها تنها اجرامی در کیهان هستند که توسط قدرت گرانش ِ مطلق خود میتوانند نور را به دام بیندازند. دانشمندان اعتقاد دارند که سیاهچاله ها به دلیل فروپاشی جرم ستاره های بزرگ به درون خودشان شکل می گیرند و لذا چگالی جرم آنها به قدری زیاد می شود که ساختار فضا و زمان اطراف خود را دچار انحنا می کنند.

o-BLACK-HOLE-facebookبه گزارش بیگ بنگ، هر ماده ای که از افق رویداد سياهچاله گذر کند (افق رویداد بعنوان نقطه بدون بازگشت نیز شناخته می شوند) بصورت نا امید کننده ای در گرداب یک سرنوشت نامعلوم فرو می رود. علیرغم دهه ها تحقیق و مطالعه این پدیده های کیهانی هیولا گونه بصورت یک معما باقی مانده اند و كماكان ذهن دانشمنداني كه در خصوص آنها مطالعه مي كنند را به خود مشغول داشته اند. 10 موضوع جالب و قابل تفکر در خصوص سیاهچاله ها به شرح زیر می باشند:

1- سیاهچاله ها اجسام را به درون خود نمی مکند!

برخی فکر می کنند که سیاهچاله ها شبیه جاروبرقی های کیهانی هستند که فضای اطراف خود را می مکند، در حالی که سیاهچاله ها مانند هر شیء دیگری در فضا هستند، البته با یک میدان گرانشی بسیار زیاد. اگر شما خورشید را با سیاهچاله ای با جرم مشابه جایگزین کنید، زمین به داخل آن کشیده نخواهد شد و همانطور که امروز به دور خورشید می گردد، به گردش خود به دور سیاهچاله نیز ادامه خواهد داد.

black-holes-do-not-suckاين طور به نظر می رسد که سیاهچاله ها تمام جرم اطراف خود را به داخل خود می مکند، ولی این یک تصور اشتباه می باشد. ستاره های نزدیک به سیاهچاله ها مقداری از جرم خود را بصورت بادهای ستاره ای- Stellar Winds – (باد ستاره ای جریانی از گاز میباشد که ازجوّ ستاره خارج می‌شود و شدت آن در ستارگان گوناگون متفاوت است) در اطراف خود جاری می کنند و لذا مواد داخل این بادها هستند كه به چنگ همسایه گرسنه آنها یعنی سیاهچاله به دام می افتند.

2- اینشتین وجود سیاهچاله ها را کشف نکرد

آلبرت اینشتین وجود سیاهچاله ها را کشف نکرد بلکه این تئوری نسبیت او بود که تشکیل سیاهچاله ها را پیش بینی می کرد. در واقع این کارل شوارتزشیلد بود که اولین بار با استفاده از تئوری انقلابی اینشتین نشان داد که سیاهچاله ها می توانند شکل بگیرند. او دقیقا در سال 1915 درست همان سال که اینشتین تئوری نسبیت عام را ارائه کرد به این موفقیت بزرگ دست پیدا نمود.

تصویری از کارل شوارتزشیلد
تصویری از کارل شوارتزشیلد

از کارهای انجام شده توسط شوارتزشیلد عبارتی بنام شعاع شوارتزشیلد ابداء گردید که در واقع یک مقیاس اندازگیری بود از این که برای به وجود آوردن یک سیاهچاله چقدر نیاز است تا یک جسم را کوچک و فشرده نمود. مدت ها قبل از آن دانشمند انگلیسی جان میشل وجود “ستاره های سیاه” را بصورت اجرامی با چگالی و گرانش بسیار بالا که حتی نور نمی تواند از آن فرار کند، پیش بینی کرده بود. ولی در هر حال عنوان سیاهچاله در سال 1967 بصورت جهانی مورد پذیرش قرار گرفت.

3- سیاهچاله ها شما و هر شیء دیگری را بصورت اسپاگتی در می آوردند!

سیاهچاله ها این قابلیت باور نکردنی را دارند که شما را آنقدر بکشند تا تقریبا به شکل یک رشته اسپاگتی در بیایید. این پدیده به نام اسپاگتی شدن(spaghettification) شناخته می شود. این عمل توسط رفتار میدان گرانشی بسیار قوی در واحد طول اتفاق می افتد. درست در همین لحظه پاهای شما به مرکز زمین نزدیک تر هستند پس بنابراین نسبت به سر شما با مقدار جاذبه بیشتری به سمت زمین کشیده می شوند. تحت میدان گرانشی بسیار شدید، بطور مثال نزدیک سیاهچاله ها، این اختلاف در کشش بین پاها و سر شما در واقع به ضرر شما خواهد بود.

black-holes-will-spaghettify-you-and-everything-elseهمچنان که میدان گرانشی شروع به کشیدن پاهای شما می کند، به ازای هر اینچي كه آنها به مرکز سیاهچاله نزديكتر شوند، به مقدار بسیار بیشتری کشیده خواهند شد. همچنان که پاهای شما به مرکز سیاهچاله نزدیک تر می شوند، سریعتر حرکت خواهند کرد. ولی نیمه بالایی بدن شما که با فاصله دورتری از مرکز سیاهچاله قرار دارد با سرعت خیلی کمتری به سمت مرکز سیاهچاله حرکت خواهد کرد. این نتیجه ی اسپاگتی شدن خواهد بود.

4- سیاهچاله ها می توانند جهان های جدیدی به وجود بیاورند!

به نظر احمقانه می آید که سیاهچاله ها می توانند جهان های جدیدی تولید کنند، مخصوصا زمانی که ما هنوز مطمئن نیستیم که آيا جهان های دیگر وجود دارند یا خیر، اما تئوری پشت این قضیه یک عرصه تحقیقاتی فعال در دنیای امروز می باشد. یک توضیح بسیار ساده از اینکه چطور این اتفاق می افتد این است که در جهان امروز، وقتی ما به اطراف نگاه می کنیم متوجه می شویم شرایط بسیار مناسبی گرد هم آمده اند تا حیات به وجود آید. اگر این شرایط به مقدار بسیار ناچیزی تغییر می کردند ما هرگز اینجا نبودیم. در مرکز سیاهچاله (تکینگی–Singularity) کلیه قوانین استاندارد فیزیک شکسته می شوند و از لحاظ تئوری می تواند شرایط موجود جهان را تغییر داده و یک جهان جدید با مقدار اندکی اختلاف به وجود آورد.

blackhole_gravity5- سیاهچاله ها فضای اطراف خود را می کشند!

تصور کنید فضا مانند یک ورق لاستیکی کشیده شده و دارای خطوطی متقاطع می باشد. وقتی شما یک شیء روی این ورق لاستیکی می گذارید آن شيء مقداری به درون آن ورق لاستیکی فرو میرود. هر چقدر جسم جرم بیشتری داشته باشد به مقدار بیشتری در داخل ورق لاستیکی فرو می رود. این فرو رفتگی خطوط را دچار تغيير می کند بطوری که دیگر این خطوط صاف نبوده و دچار انحنا می گردند. هر چقدر فرورفتگی بیشتری به وجود آورید، فضا دچار تغییر و انحنای بیشتری می شود و بیشترین تغییر و انحنا در فضا  توسط سیاهچاله ها به وجود می آید. سیاهچاله ها چنان گودال عميقي در فضاي اطراف خود ایجاد می کنند که هیچ چیزی در دنیا انرژی لازم را برای فرار از آن ندارد حتی نور.

6- سیاهچاله ها بهترین کارخانه های تولید انرژی هستند!

سیاهچاله ها در تولید انرژی راندمان خیلی بالاتری از خورشید ما دارند. نحوه عمل آن به خاطر موادی است که بصورت دیسکی به دور سیاهچاله می چرخد. موادی که در لبه داخلی افق رویداد یعنی نزدیک به مرکز سیاهچاله هستند بسیار سریعتر از موادی که در لبه بیرونی افق رویداد هستند به دور مرکز سیاهچاله می چرخند. دلیل آن وجود مقدار گرانش بسیار بیشتر در لبه داخلی افق رویداد می باشد. به علت حرکت و گردش بسیار سریع مواد دمای آنها تا میلیارد ها درجه فارنهایت گرم می شود و لذا قابلیت این را دارند که جرم را به انرژی تبدیل کنند، عملی که به آن تشعشع جسم سیاه گفته می شود (blackbody radiation).

black-holes-are-the-ultimate-energy-factoriesبراي مقايسه، همجوشي هسته اي تنها حدودا 0.7 درصد از ماده را تبديل به انرژي مي كند. اما شرايط ايجاد شده در اطراف سياهچاله 10 درصد از ماده را تبديل به انرژي مي كند كه اين اختلاف بسيار بزرگ مي باشد. دانشمندان پيشنهاد كرده اند كه اين نوع از انرژي مي تواند براي سوخت سفينه هاي فضايي در آينده استفاده شود.

7- یک سیاهچاله بسیار عظیم در مرکز کهکشان ما وجود دارد

دانشمندان اعتقاد دارند که سیاهچاله های بسیار عظیم در مرکز تقریبا کلیه کهکشان ها از جمله کهکشان راه شیری وجود دارند. سیاهچاله ها در واقع کهکشان ها را بصورت یک لنگر در فضا محكم نگه داشته اند.

تصویری از موقعیت سیاهچاله ی کمان ای* در مرکز کهکشان راه شیری

سیاهچاله ای در مرکز کهکشان راه شیری با نام کمان ای (Sagittarius A*) وجود دارد که چهار میلیون بار بزرگتر از خورشید می باشد. هر چند این سیاهچاله که حدود 30 هزار سال نوری با ما فاصله دارد در حال حاضر بسیار آرام می باشد، ولی دانشمندان اعتقاد دارند حدود 2 میلیون سال پیش یک انفجار در آن رخ داده که از روی زمین قابل مشاهده بوده است.

8- سیاهچاله ها زمان را کند می کنند!

هر چه شما به مرکز سیاهچاله نزدیکتر شوید به علت گرانش زیاد، زمان برای شما کندتر می شود(نقطه بدون بازگشت). برای درک اینکه چطور این اتفاق می افتد بایستی برگردیم به آزمايش دو قلوهایی که برگرفته از تئوری نسبیت اینشتین عموما در مورد نحوه کارکرد فضا و زمان استفاده می شود. یکی از دو قلوها بر روی زمین می باشد در صورتی که آن یکی با سرعت نور به فضا سفر کرده و بعد از گشتن در فضا دوباره به زمین باز می گردد. از آنجایی که هر چقدر شما سریعتر حرکت کنید، زمان برای شما آهسته تر می گذرد، آن دوقلویی که به فضا سفر کرده و برگشته بسیار جوان تر از آن دوقلویی خواهد بود که بر روی زمین باقی مانده است. لذا همچنان که شما به افق رویداد نزدیک تر شوید به علت گرانش بسیار زیاد، سرعت بیشتری گرفته و در نتیجه ی آن گذر زمان برای شما کندتر خواهد شد.

9- سیاهچاله ها به مرور زمان تبخیر می شوند!

سیاهچاله ها به هیچ وجه نمي توانند گودال های بدون انتها باشند. مقداری انرژی ممکن است بتواند از دست آنها فرار کند. این کشف شگفت انگیز ابتدا توسط استیون هاوکینگ در سال 1974 پیش بینی گردید. به افتخار این فیزیکدان معروف این پدیده تابش هاوکینگ نام گرفت. تابش هاوکینگ در طول زمان جرم سیاهچاله را به فضای اطراف پخش می کند و این کار تا زمانی ادامه می یابد که از سیاهچاله چیزی باقی نمانده و اساسا سیاهچاله نابود گردد. به همین دلیل تابش هاوکینگ با عنوان تبخیر سیاهچاله ها نیز شناخته می شود.

black-holes-evaporate-over-time10- از نظر تئوری هر چیزی می تواند تبدیل به سیاهچاله ها شود!

تنها تفاوت بین خورشید ما و یک سیاهچاله چگالی بسیار زیاد سیاهچاله در مرکز آن می باشد که باعث می شود سیاهچاله دارای میدان گرانشی بسیار قوی باشد. این میدان گرانشی باعث به دام افتادن هر چیزی از جمله نور می گردد. به همین دلیل است که ما سیاهچاله ها را نمی بینیم. از نظر تئوری شما می توانید هر چیزی را تبدیل به یک سیاهچاله نمایید.

به عنوان مثال اگر شما خورشید را به اندازه ای فشرده نمایید که قطر آن فقط 3.7 مایل گردد(کمتر از 6 کیلومتر)، مقدار جرم خورشید به قدری در یک فضای کوچک فشرده می شود که چگالی بالای جرم در آن فضای کوچک باعث به وجود آمدن سیاهچاله می گردد. مشابه همین تئوری را می توان در مورد زمین یا حتي بدن انسان نیز به کار گرفت. ولی در عمل، ما می دانیم که تنها راه تشکیل یک سیاهچاله فروپاشی گرانشی یک ستاره عظیم با جرم حدودا 20 الی 30 برابر جرم خورشید می باشد.

مترجم: مجتبی عطایی/سایت علمی بیگ بنگ

منبع: businessinsider.com

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

23 دیدگاه

  1. برای من یک سوال پیش آمده که چرا سیاه چاله ها میدان گرانش بسیار قوی ای دارند

  2. سلام و درود
    ممنون از مظلب مفیدتون.
    یه سوال:
    طبق تعاریف و نظریه ها هرچی به افق رویداد نزدیک میشویم زمان به دلیل خمیدگی کندتر میگذره. خوب حالا اگر یه انسان در لبه افق رویداد قرار بگیره به طوری که هنوز از افق رویداد نگذشته و از انوجا با یه تلسکو\ قوی به زمین یا دیگر اجرامی که در گرانش سیاهچاله نیستند نگاه کنه چه چیزی رو باید بببینه ؟؟!! چون به فرض هر یکساعت نزدیک سیاه چاله برابر باشه با ۱ سال زمین . خوب از دید کسی که از نزدیک سیاهچاله به مدت یکساعت داره زمین رو مشاهده میکنه باید گذشت یکسال زمین رو ببینه در صورتی که واسه خودش یکساعت شده ؟!؟!؟
    یعنی تصویر مثل یک فیلم که با سرعت زیاد داره \خش میشه رو میبینه ؟؟

    1. لب پرتگاه میخوان وایسن طول موج خودشونو ببینن و محک بزنن اندازه ی
      سرعت کمشون رو محک بزنن

    1. میان ستاره ای درسته.
      هیچی نمیشد.
      ممکنه نابود بشی.
      ممکنه سر از یه جهان دیگه دربیاری.
      ممکنه از افق رویداد رد بشی به تکینگی برسی و اونجا تو یه فضای 5بعدی تا ابد اسیر بشی.
      تو میان ستاره ای اون سیاهچاله ای که نشون دادن یه سیاهچاله چرخان پیر و به قولشون ملایم بود.البته هیچ سیاهچاله ای ملایم نمیشه منظورشون این بود که اگه یه کاوشگر با سرعت بتونه از منطقه ملایم افق رویداد بگذره میتونه سالم به اون سمت برسه.
      تو همچین سیاهچاله هایی هندسه فضا تغییر میکنه و جای مکان و زمان باهم عوض میشه و شما با ورود به داخلش دیگه تو مکان و فضا جابجا نمیشی بلکه تو زمان جابجا میشی.شاید به عقب برگردی شاید به آینده برگردی و شاید سر از جهان موازی دربیاری.
      ایده ها و نظریات فراوانی وجود داره.
      ولی فعلن ما بهتره همینجایی که هستیم بمونیم.
      فعلن که ما نمیدونیم بعد افق رویداد و تکینگی چه اتفاقی تو سیاهچاله می افته.هنوز برامون یه راز سر به مهره.
      خوش باشی.

  3. حامد جان ممنون ازتو که چیزایی که با زحمت یاد گرفتی در اختیار ما گذاشتی
    در ضمن اگر بگی کدوم کتاب دانشگاهی برای یادگیری ریاضی و فیزیک بهتره ازت ممنون میشم

    1. سلام. یه سوال داشتم.
      تفاوت بین تابش هاوکینگ و استروفیزیکال جت در چیست؟
      ممنون میشم پاسخ بدین دوستان.

  4. سلام علیکم.
    بسیار عالی و وحشتناک و غیر قابل کشف!
    سپاس از شما.

    1. سلام بخاطر سوال کنجکاوه ات خودم رفتن سراغش و یاد هم گرفتم و برایت نوشتم تا شما هم به کنجکاویت ادامه بدی.
      این دو لینک را باز کنید
      شعاع چطوری حساب شد؟
      http://s7.picofile.com/file/8256124550/hameddalije_blackholeradious.jpg
      محسابه برای خورشید
      http://s7.picofile.com/file/8256124626/hameddalije_blackholeradious_sun.jpg

      1. مهندس حامد جان خوبی؟
        شما تمام ریاضیات فیزیک رو بلدی ؟ یا اگر بخواهی میتونی سریعا یاد بگیری درسته؟
        من چطور میتونم ریاضیات فیزیک رو شروع کنم و در حد عالی فرا بگیرم؟
        حدودا چند وقت زمان میخواد؟ فرض بر روزی یکی دو ساعت کار

        1. سلام.هیچکس تمام ریاضیات و فیزیک را بلد نیست 🙂
          من در حد دبیرستان و لیسانس دانشگاه بلدم.
          دبیرستان چه رشته ای بودی؟
          اگر روزی یکی دو ساعت وقت بذاری میتونی بعد از دوسال مطالب فیزیکی و ریاضی نوین را خوب بفهمی

          1. ممنون
            میدونم ولی منظورم مطالب اساسی و مطرح و اصلی نظیر کوانتوم و نسبیت و نظریه های مطرح همچون ریسمان ها
            خیلی دوست دارم ریاضیاتم در حد این نظریه مسلط می بود
            دبیرستان ریاضی خوندم
            و بعد مدرک فنی هم گرفتم
            و دانشگاه هم کامپیوتر و برنامه نویسی خوندم
            از کجا باید شروع کنم و با چه منابعی؟

    2. توضیحات تکمیلی:
      الان نور میتونه از سطح خورشید فرار کند به ما برسد خب؟
      اگر خورشید شعاع اش 3 کیلومتر بود با همان جرم نور نمیتوانست فرار کند ازش
      و میشد سیاهچاله?
      حداقل سرعت گریز از زمین 11 کیلومتر بر ثانیه است
      هر چگالی ای در جهان یک سرعت گریز ازش هست که برنگرده بهش
      اگر این چگالی طوری باشد که سرعت مورد نیاز از سرعت نور بیشتره بشه میشه سیاهچاله
      چون بیشتر از سرعت نور نداریم
      به جرم فرار کننده هم ربطی ندارد
      یعنی در این فاصله سرعت گریز از مرکز بیشتر از سرعت نور نیاز داریم تا اسیر جاذبه نشیم
      و چون طبق نسبیت انیشتین سرعت بیشتر از نور ممکن نیست اونا میشن سیاهچاله