منو
 کاربر Online
2266 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه فیزیک 3 ستاره ها ارسال ها: 2228   در :  دوشنبه 13 تیر 1390 [06:42 ]
  مفهوم فیزیکی سیاهچاله‌ها به زبان ساده
 

مفهوم فیزیکی سیاهچاله‌ها به زبان ساده

فرض کنید فناناپذیر بودید و می‌توانستید با سفینه‌ای فضایی به سطح ستاره‌ای سفر کنید. وزن شما روی این ستاره هم به جرم شما بستگی داشت و هم به جرم ستاره و هم به فاصلة بین مرکز ستاره تا گرانیگاه شما. اگر سوخت ستاره تمام و شعاع آن – بدون هیچ‌گونه تغییری در جرمش – نصف می‌شد، وزن شما در سطح آن، طبق قانون عکس مجذوری، چهار برابر زیادتر می‌شد (شکل زیر).

تصویر

اگر ستاره به یک‌دهم شعاع اولیه‌اش می‌رُمبید، وزن شما در سطح آن 100 برابر زیادتر می‌شد. اگر انقباض ستاره ادامه می‌یافت، میدان گرانشی در سطح آن قوی‌تر می‌شد. ترک کردن این ستاره برای سفینة فضایی بسیار دشوارتر می‌شد. سرعت لازم برای فرار آن، سرعت فرار، افزایش می‌یافت. اگر ستاره‌ای چون خورشید ما به شعاعی کم‌تر از 3 کیلومتر میرُمبید، سرعت فرار از سطح آن از سرعت نور تجاوز می‌کرد، و هیچ‌چیز – حتی نور – نمی‌توانست از آن بگریزد! خورشید نامرئی می‌شد، یعنی به صورت سیاهچاله درمی‌آمد.

جرم خورشید، در واقع کم‌تر از آن است که در معرض چنین رُمبشی قرار گیرد، اما، وقتی برخی ستارگان دارای جرم بیش‌تر – که اکنون حدود 5/1 برابر جرم خورشید و بیش‌تر برآورد شده‌اند – به پایان ذخیرة سوخت هسته‌ای خود برسند، می‌رُمبند، و به غیر از حالتی که چرخش آن‌ها بسیار سریع باشد، رُمبش تا رسیدن به چگالی‌های نامتناهی ادامه می‌یابد. گرانش نزدیک این ستارگان منقبض شده و به اندازه‌ای عظیم است که نور می‌تواند از حوالی آن‌ها بگریزد. آن‌ها با مچاله‌شدن از عالم مرئی خارج شده‌اند. نتیجة این عمل سیاهچاله‌هایی کاملاً نامرئی است.
جرم سیاهچاله از ستارة رُمبیده بیش‌تر نیست، بنابراین میدان گرانشی پس از رُمبش در ناحیه‌های با فاصلة بیش‌تر از شعاع ستارة اولیه تفاوتی با میدان پیش از آن ندارد. اما در فاصله‌های نزدیک‌تر اطراف یک سیاه‌اله، میدان گرانشی ممکن است عظیم باشد. خمیدگی محیطی که هرچیز مانند نور، گرد و غبار، یا سفینه‌ای فضایی را که به آن نزدیک می‌شود به طرف خود می‌کشد. فضانوردان می‌توانند وارد حاشیه‌های این خمیدگی شوند و اگر در سفینة فضایی توانمندی باشند، هنوز از آن بگریزند. با این همه، پس از فاصله‌ای معین، این کار امکان‌پذیر نیست، و آن‌ها از عالم مرئی محو می‌شوند. هر جسمی که به درون سیاه‌چاله سقوط کند تکه‌تکه می‌شود. از جسم چیزی جز جرم، تکانة چرحشی (اگر داشته باشید) و بار الکتریکی آن (اگر داشته باشید) باقی نمی‌ماند.

تصویر

«کِرمچاله» موجودی نظری و تا اندازه‌ای شبیه سیاهچاله است (شکل زیر). کِرمچاله، مثل سیاهچاله، واپیچیدگی شدید فضا و زمان است. اما به جای رُمبیدن به نقطه‌ای بی‌نهایت چگال، دوباره باز و وارد بخش دیگری از عالم – یا حتی، احتمالاً، عالم دیگر – می‌شود! در حالی‌که وجود سیاهچاله‌ها تایید شده است، کرمچاله هنوز مفهومی کاملاً فرضی است. برخی از علاقه‌مندان به علم گمان می‌کنند که کرمچاله امکان مسافرت در زمان را فراهم می‌سازد.



اگر واقعاً راهی برای «دیدن» سیاهچاله وجود ندارد، چه‌طور می‌توان آن را آشکار ساخت؟ سیاهچاله وجودش را با تاثیر گرانشی بر مادة اطراف یا ستارگان مجاورش محسوس می‌سازد. اکنون شواهد خوبی وجود دارد که برخی از دستگاه ستارگان دوتایی از ستاره‌ای درخشان و همدمی نامرئی با ویژگی‌های سیاهچاله مانند تشکیل شده‌اند که دور هم می‌چرخند.
شواهد حتی قوی‌تری دال بر وجود سیاهچاله‌های بسیار پرجرم در مرکز بسیاری از کهکشان‌ها داریم. در یک کهکشان جوان، که به صورت «کوازار» مشاهده می‌شود، سیاهچالة مرکزی ماده را می‌مکد و با فرورفتن آن در عالم فراموشی، مقادیر عظیمی تابش گسیل می‌کند. در کهکشانهای پیرتر، ستارگانی مشاهده می‌شود که دور میدان گرانشی عظیم اطراف مرکزی ظاهراً تهی می‌چرخند. این سیاهچاله‌های کهکشانی جرم‌هایی در گستره چند میلیون تا چند میلیارد برابر جرم خورشید سیاهچاله است.
تصویر

  امتیاز: 0.00