به گزارش خبرنگار  حوزه فن‌آوری‌گروه علمی پزشكی باشگاه خبرنگاران جوان، سیاه‌چاله‌ها فضایی مخوف و مرموز در دل فضا که اغلب محل سوال دوستداران فناوری و به ویژه نجوم هستند؛ در واقع این پدیده جز عجیب ترین رویدادهای فضایی محسوب می شوند که پاسخی قاطع برای آن وجود ندارد.

در تعاریف کلی، سیاه چاله‌  فضایی است که پس از مرگ ستاره ای عظیم باقی می‌ماند؛ ستاره‌ها مجموعه‌های عظیمی از اتم‌های هیدروژن تحت فشار گرانش از ابر‌های گازی بسیار بزرگ شروع به فروپاشی می‌کنند و با توجه به همجوشی هسته ای، اتم‌های هیدروژن به اتم‌های هلیوم تبدیل و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می‌کند و زمانی که همجوشی متوقف شود، ستاره از بین می رود.

سیاهچاله چگونه شکل می گیرد؟

زمانی که مقدار آهن در مرکز ستاره افزایش یافته و  به مقدار بحرانی برسد توازن بین نیروی تابش و گرانش از بین رفته و هسته از هم فرو می‌پاشد بنابر این فعل و انفعالات در کسری از ثانیه؛ ستاره از درون منفجر شده و با سرعتی در حدود یک چهارم سرعت نور حرکت می‌کند و جرم بسیار زیادی از خودش را به درون هسته می‌فرستد که اگر ستاره به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد، تمام جرم هسته به سیاهچاله تبدیل می‌شود.

چشم اندازی که از سیاهچاله وجود دارد به افق رویداد موسوم است و هر شی که از افق رویداد در حال عبور باشد برای فرار کردن از نیروی گرانش سیاهچاله باید سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد که چنین چیزی غیر ممکن است در نتیجه  دایره‌ای سیاه خواهیم داشت که هیچ انعکاسی ندارد.

 در ایجاد سیاهچاله اغلب یک ذره مجازی به درون سیاهچاله کشیده شده و نابود می‌شود و ذره‌ دیگر از سیاهچاله فرار کرده و به ذره‌ واقعی تبدیل می‌شود که با این توصیف سیاهچاله در حال کاهش  انرژی است که این فرآیند در ابتدا تدریجی و پس از آن سرعتش افزایش می یابد.

وقتی  سیاهچاله به اندازه یک شهاب سنگ کوچک شود تابشی به اندازه‌ دمای اتاق دارد، اما اگر سیاهچاله به اندازه‌ی یک کوه باشد؛ دمایی به اندازه‌ی دمای خورشید  ساطع می کند.

چرا سیاهچاله ها سیاهند؟

سیاهچاله مرموزترین پدیده های نجومی اند که فقط اندک اطلاعاتی همچون وجود واقعی این پدیده و رنگ سیاه آن جز معدود اطلاعات قطعی است؛ این سیاهچاله ها به دلیل آنکه هیچ نوری از سطح آن‌ها به بیرون ساطع نمی‌شود، در واقعیت  سیاه هستند.

در سیاه‌چاله‌ها مقدار بسیار زیاد ماده در یک فضای بی‌نهایت کوچک متراکم شده و نیروی گرانش فوق العاده عظیمی را ایجاد کرده است  و در گرانش زیاد نه تنها ذرات ماده، بلکه فوتون‌های نور هم نخواهند توانست از سطح سیاه چاله فرار کنند؛ بنابراین هیچ نوری از سطح آن خارج نخواهد شد و در واقع یک سیاه چاله تاریک و سیاه خواهد بود البته توصیف دقیق‌تر این موضوع به  تئوری نسبیت عام مربوط می شود. 

طبق این تئوری  مقدار جرم یک جسم و تراکم آن در یک منطقه از فضا باعث ایجاد انحنا در ساختار فضا-زمان می‌شود؛ مقدار این انحنا وابسته به  نیروی گرانش جسم مورد نظر در آن منطقه است و در سیاه چاله به قدری جرم متراکم است که  فضا-زمان در یک نقطه روی خودش  می پیچد از طرفی دیگر پرتو‌های نور هم در حرکت ساختار فضا-زمان مقید هستند و این شرایط باعث می شود سرعت فرار بیش از سرعت نور شود.

ساختار یک سیاهچاله

 هر سیاهچاله ساختاری  مشابه سایر سیاه‌چاله ها دارد که شامل سه ناحیه فعال  تکینگی، افق رویداد و ارگوسفر (کارکره) است که بخش سوم در  سیاه‌چاله‌های چرخان مشاهده می شود.

در تشریح بخش تکینگی باید گفت که ماده و امواج الکترومغناطیسی در مجاورت سیاهچاله به داخل آن مکیده می‌شوند؛ هرچه این ماده و انرژی به یکدیگر نزدیک‌تر شوند، نیرو‌های گرانشی هم قوی‌تر می‌شوند که به این نقطه   «تکینگی» می‌گویند البته در نگاه ریاضی ما شاهدی فیزیکی و تجربی از درون تکینگی نداریم.

افق رویداد یک سطح است، سطحی مرزی که دیگر از آن نوری خارج نمی‌شود و  اغلب  هویت یک سیاه چاله با افق رویدادش مشخص می‌شود و اصطلاح «سیاه چاله» را به این منطقه از فضا می‌گویند. 

فاصله بین تکینگی تا افق رویداد را هم شعاع شوارتزشیلد می‌نامند که ارتباط مستقیم با جرم موجود در سیاه چاله دارد و  اگر سیاه چاله‌ای در حال مکیدن ماده به درون خود باشد، دائما اندازه‌اش هم بزرگتر خواهد شد.

اِرگوسفر ناحیه‌ای در اطراف افق رویداد است و مواد و اجسامی که در این ناحیه باشند، نمی‌توانند در مدت طولانی به حالت پایدار در فضا باقی بمانند و با توجه به فاصله بین جسم و افق رویداد، شدت نیروی گرانش می‌تواند بسیار زیاد یا ضعیف باشد.

انتهای پیام/