تبلیغات

لینک باکس تبلیغاتی

تبلیغات

تبلیغات

سیاهچاله ها

دسته بندی: سیاهچاله ها،
535 بازدید

سیاهچاله ها

سیاهچاله های چرخان

بیشتر ستاره ها می چرخند خورشید حدود هر 29 روز یک بار به دور خودش می چرخد و چرخش برخی از ستارگان از چرخش خورشید هم سریع تر است.اگر ستاره پرجرمی به یک سیاهچاله برمبد سیاهچاله نیز خواهد چرخید زیرا در خلال رمبش چندان فرصتی برای رهایی از اندازه حرکت زاویه ای نیست.اگر جسم به آرامی یک ستاره بچرخد به سبب بقای اندازه حرکت زاویه ای سرعت آن هنگام رمبش بسیار زیاد خواهد بود.از این رو ممکن است که سیاهچاله تا زمانی که در شعاع شوارتزشیلد ناپدید شود با سرعتی باور نکردنی بچرخد.اما نتایج این چرخش چیست؟

فیزیک دانان با وارد کردن چرخش به معادلات مربوط به سیاهچاله ها به نتایج شگفت آوری می رسند.چرخش به عوض اینکه ماده را به تکینگی تحویل دهد آن را در بیرون از این موقعیت می جنباند.گویی این ماده پیش از آنکه در آن چگالی نامحدود له شود به عقب می جهد و روبه بیرون می گذارد انگار که رمبش معکوس شده است.افرادی که در فضاپیما گرفتار سیاهچاله شده اند میبینید که زندان نسبیتی انها گشوده شده است و انها به بیرون پرتاب شده اند.اسمان که با ورود انها به شعاع شوارتسشیلد بسته شده بود و دیده نمیشد و دوباره باز شده و ستارگان به تدریج اشکار گشته اند.

اما دوستان و بستگان انها در بیرون به عبث انتظارشان را می کشند ظاهرا معادلات می گویند که این فضانوردان نمی توانند به جهان ما بیایند.بلکه به سوی جهان دیگری می روند.ستارگانی هم که انها می بینند دسته ای از ستارگان دیگر است.

فوران نور و ماده که ناگهان در این جهان دیگر جرقه می زند سفید چاله نام گرفته است و ارتباط میان این جهان و ان جهان به شوخی مارپیچ چاله نامیده می شود.این چاله ها می توانند جهان ما را با جهانی دیگر مرتبط کنند یا شاید دو بخش کاملا جدای جهان را به هم مربوط می سازند اگر چه تنها یک جهان دستیافتنی باشد.البته برای دیدن این سناریو در ریاضیات باید به تخیل و تصور متوسل شد و چیز هایی را دید که به داستان های علمی تخیلی شبیه است تا پیشگویی علمی .گاه برای مجموعه ای از معادلات راه حلهای گوناگونی وجود دارد که الزاما همه انها راه حلهای واقعی که نشانگر چیزی در طبیعت باشد نیستند.

در نیمه دهه 1970 نشان داده شد که سفیدچاله ها احتمالا در صورتی می‌توانند وجود داشته باشند که از اغاز جهان پدید امده باشند.پس سیاهچاله ها نیز می بایست دقیقا در جایی که یک تکینگی در اغاز جهان به وجود امد رمبیده باشند.این نوع تطابق اجتناب ناپذیر مینماید و از این رو اندیشه مارپیچ چاله نامحتمل به نظر می رسد اگر چه نمی‌تواند ناممکن باشد.

سیاهچاله های ریز

هر ستاره ای که می رمبد و سیاهچاله می شود می باید پرجرم بوده و دست کم سه بار یا بیشتر پرجرم تر از خورشید باشد در غیر این صورت فقط به ستاره نوترونی یا کوتوله سفید تبدیل می شوند.اما هاوکینگ نشان داد که در آغاز انبساط جهان درست پس از انفجار بزرگ فشار باور نکردنی و چگالی بسیار زیاد ماده چنان بوده است که اجسام بسیار کوچک توانسته اند برمبند وسیاهچاله های ریز را تشکیل دهند.برای نمونه جرم چنین سیاهچاله هایی ممکن استRTENOTITLE گرم (1میلیارد تن) و شعاعشان تنها RTENOTITLE سانتی متر یعنی تقریبا به اندازه یک پروتون باشد.این سیاهچاله ها به خاطر اندازه بسیار کوچکشان نمی توانند تاثیر زیادی بر محیط اطراف خود داشته باشند و آشکار ساختن آنها نیز حتی از فاصله چند ده متری دشوار خواهد بود.ممکن است تعدادی از آنها در منظومه شمسی وجود داشته باشد و در کهکشان ما نیز شاید بیش از 10 عدد از این سیاهچاله ها موجود باشد بی آنکه ما بتوانیم آنها را کشف کنیم.

اگر چنین سیاهچاله هایی در آغاز پیدایش زمان پدید آمده باشند احتمالا کسر بزرگی از جرم جهان را در خود بلعیده اند.شاید چگالی جهان بیشتر از آن مقداری است که اکنون اندازه می گیریم زیرا مقدار زیادی از جرم به این سیاهچاله های ریز نامرئی پیوند خورده است.اخترشناسان غالبا نگران آن هستند که آنچه در جهان می توان دید ممکن است همه آن چیزی نباشد که در جهان هست.سن شکل و آینده جهان از اندازه گیری چگالی تعیین می شود.اما اگر آنچه می بینیم تنها بخشی از جهان باشد پس چگالی جهان را به نادرست اندازه می گیریم.از این رو مهم است بدانیم که آیا بخشی از جهان گم شده است یا نه ما هنوز نمی دانیم که جرم گمشده به صورت سیاهچاله های ریز در آمده یا نه.

برخی از کیهانشناسان بر این باورند که اگر سیاهچاله های ریز هاووکینگ وجود داشته باشند شاید بتوان آنها را آشکار کرد.زمان لازم برای انفجار جسمی به جرم یک میلیارد تن که هاووکینگ محاسبه کرده است تنها در حدود 10 میلیارد سال یعنی تقریبا به اندازه سن جهان است.پس اگر این اجرام درست پس از تولد جهان شکل گرفته باشند اکنون زمان انفجار آنها فرا رسیده است.شاید مدت زیادی طول نکشد که تابش حاصل از انفجار آنها را که عمدتا به شکل پرتو های گاماست به کمک ماهواره ها آشکار کنیم.هاوکینگ میزان روشنایی این تابش ها را نیز پیشگویی کرده است و حال تلاش ما باید آن باشد که با آشکار کردن این تابش ها سیاهچاله های ریز را اندازه گیری کنیم.هر چند که نتایج نظری زیادی در این فصل مورد بحث قرار گرفته اما باز نظریه های زیاد دیگری نیز فرمولبندی می شوند که هنوز درباره درست بودن آنها یقین نداریم.اثبات نظریه هنگامی حاصل می شود که بتوانیم پیشگویی های آنها را محک بزنیم.درست بودن پیشگویی های انیشتین درباره گرانش و نور به رغم اینکه ظاهرا موافق با عقل سلیم نبود به مقبولیت نسبیت انجامید.شاید در آینده نزدیک پیشگویی های مربوط به سیاهچاله ها و ارتباطشان با جهان به اثبات رسد و این اجسام که غیر واقعی می نمایند واقیعت یابند و جزو مفاهیم مهم جهان فیزیکی شوند.

انفجار سیاهچاله ها

تفربیا از همان آغاز،گرایش نظریه پردازان به پذیرش این امر بوده که هیچ چیز نمی تواند از درون یک سیاهچاله بگریزد.روی هم رفته،اگر نور نتواند بگریزد و اگر چیزی نتواند سریعتر از نور سیر کند،در این صورت چیزی نمی تواند از سیاهچاله بگریزد.این الگوی فکری دوام یافت تا آن که کوششهایی به عمل آمد برای سازگار کردن چند نظریه از بنیادی ترین نظریه های فیزیک:

نظریه نسبیت خاص انیشتین(1905)، نظریه نسبیت عام انیشتین(1915) و نظریه کوانتمی(1926)

نظریه نسبیت عام رمبش ستارگان پرجرم را به آنچه امروزه اساسا به صورت سیاهچاله ها تایید شده است،پیشگویی می کند.همین نظریه گرانش را به شیوه ای بسیار متفاوت با شیوه کلاسیک نیوتون توصیف می کند.اما هنوز کسی نتوانسته است وحدتی میان مفهوم گرانی و مکانیک کوانتمی برقرار کند.مکانیک کوانتمی اصولا رفتار ذرات و انرژی ها را در مقیاس اتمی و ریز اتمی،یعنی عالم فوق العاده کوچک،توصیف می کند.چگونگی نظریه ای درباره عالم خرد می تواند با نظریه عالم کبیر اجسامی مانند سیاهچاله ارتباط داشته باشد؟

یک جوان بریتانیایی به نام استوین هاوکینگ که فعالیت وی در زمینه اخترفیزیک نظری است چنین ارتباطی برقرار کرده است.استدلال او این بود که چون عالم امروزی دانه دانه است،احتمالا در رویداد مهابنگ به صورت داته دانه ای تشکیل شده است.اظهار نظر هاوکینگ این بود که فشار بی حد مربوط به تولد عالم به آسانی می توانسته است سیاهچاله هایی به کوچکی 0.00001 گرم جرم و شعاع شوارتزشیلد 33-10 ایجاد کرده باشد. اما ابعاد عادیتر شامل جرم 1015 (یک میلیارد تن) و شعاع 13-10 ،یعنی اندازه پروتون خواهد بود.قطعا این ابعاد مقیاس ابعادی را نشان می دهد که معمولا مکانیک کوانتمی بکار می گیرد.

هاوکینگ معادلات نسبیت عام را برای این سیاهچاله 1015 گرمی حل کرد.او با شگفتی تمام ملاحظه کرد که حل معادلات او نیز خلق و گسیل ذرات و تابش از چنین شیعی را پیش بینی می کند.در واقع،همان طیف از ذرات و تابش را پیش بینی می کند که ممکن است از شی داغی با 120 میلیارد کلوین صادر شود.بنابراین،به نظر می رسد که دو اصل مدتها معتبر،در مورد سیاهچاله ها نقض شده است:اینکه چیزی از هسته سیاهچاله ها نمی گریزد و دمای آنها تقریبا صفر کلوین است.تناقض آشکار بود؛با همه این ها؛همان معادلات برای سیاهچاله ای با 3 جرم خورشیدی دمای 0.000001K و گریز ناپذیری ذرات از چنین ستاره ای را پیشگویی می کرد.موفقیت،با بازشناسی این امر که سیاهچاله های کوچک متفاوتند،حاصل شد.

اگر سیاهچاله های کوچکی وجود داشته باشند و اگر آنها ذرات و تابش آن طور که پیش بینی شده گسیل کنند،در این صورت آنها به تدریج تضعیف و محو می شوند.اما این تضعیف شدن فقط این فرایند را تسریع خواهد کرد،زیرا دما ها رو به افزایش خواهند داشت،که سرانجام به انفجاری معادل 10 میلیون میلیون بمب هیدروژنی می انجامد.قطعا چنین رویدادی به سهولت مشاهده پذیر خواهد شد؛اما توضیع این اشیا ممکن است آشکار سازی آنها را دشوار تر کند.برنامه شاتل فضایی ممکن است در آینده نزدیک این مشکل را حل کند.

سفردرزمان باسیاه چاله ها

همانطورکه میدانیم براثرفشارسیاه چاله ها چاله هایی به وجودمی آیدکه میتوانددنیاهایی نامربوط رابوجودآورد. به عنوان مثال اگرشماواردسیاه چاله ای شویدباسرعت نورحرکت خواهیدکردکه طبق نظریه ی اینشتین میتوانیددرزمان سفرکنید. واگرشماباسرعت نورحرکت کنیددرواقع درزمان سفرمیکنید. به عنوان مثال فاصله ی تهران تانیویورک100000کیلومتراست.ویک هواپیماپس ازچندساعت به آنجامیرسد.درحالی که اگرشماباسرعت نوربه آنجا برویدپس از3ثانیه به انجامیرسید. حال اگربایک سیاهچاله این کارراانجام دهیم درواقع درزمان سفرخواهیم کرد.


منابع اصلی:

-  کتاب ساختار ستارگان کهکشان ها / نوشته پاول هاج / ترجمه توفیق حیدرزاده

-  کتاب نجوم دینامیکی / نوشته رابرت تی دیکسون / ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی

مرجع: ویکی نجوم
محل بحث و تبادل نظر در مورد این مطلب: انجمن تلسمیک


حمایت از سایت

هدف از راه اندازی این سایت بالا بردن سطح آگاهی و اطلاعات علمی و عمومی و همچنین ارائه مطالب جامع و کامل در تمامی زمینه های علمی، پزشکی، نجوم و ... به شما عزیزان می باشد. از آنجایی که اداره و پایداری سایت ملزم به پرداخت هزینه می باشد بنابراین احتیاج به پشتیبانی و حمایت شما داریم. در صورت تمایل از "اینجا" به تلسمیک کمک کنید.
با تشکر فراوان - مدیریت پایگاه علمی فرهنگی تلسمیک

تبلیغات

تبلیغات

دیدن این مطالب نیز به شما توصیه می شود:

درباره این مطلب (0) نظر ارسال شده است. شما هم نظری ارسال کنید:
نام شما:
رايانامه*:
تارنما:
کد تاييد*:
ارسال نظر به صورت خصوصي - نظرات خصوصي نمايش داده نخواهند شد.

به چند نکته در ارسال نظر توجه کنيد:
لطفاً نظرات غير مرتبط با اين مطلب را اينجا ارسال نکنيد.
رايانامه شما منتشر نخواهد شد.
برای مشاهده تارنما نظردهنده روی نام کلیک کنید.
نظرات شما پس از تاييد مديريت نمايش داده خواهد شد.

تبلیغات