سیاه‌چاله چیست؟

9اینشتین در سال 1915 در نظریه نسبیت عام خود از سیاه‌چاله‌ها سخن گفت. این پدیده مرموز طبیعی کماکان در کانون توجه فیزیکدانان و اخترشناسان است

در اینجا سعی می‌کنیم به مفهوم سیاه‌چاله بپردازیم و با آن بیشتر آشنا شویم.

در کلامی ساده، سیاه‌چاله چیزی است که از متلاشی شدن یک ستاره بزرگ باقی می‌ماند. اگر با مفهوم "ستاره" آشنا باشید می‌دانید که ستاره جسم بزرگی است که در داخل آن همجوشی در مقیاسی بزرگ و به طور پیوسته انجام می‌شود.

به دلیل بزرگ بودن جرم ستاره‌ها و گسترده بودن گاز در ساختار آن‌ها، میدان جاذبه گرانشی همواره در تلاش برای متلاشی کردن ستاره است. از طرفی همجوشی که در مرکز ستاره انجام می‌شود عامل ایجاد ثبات در این میان است و با مقابله با میدان گرانش، ستاره را از نابودی حفظ می‌کند.

 

هنگام متلاشی شدن ستاره، نیروی لازم برای همجوشی نابود می‌شود. در همین حال نیروی جاذبه گرانشی ستاره، محیط را برای اعمال نیروی خود آزاد می‌بیند و شروع به جذب همه مواد و اجرام در اطراف خود می‌کند.

با پر شدن فضای درون هسته ستاره، دمای هسته افزایش می‌یابد و این امر عامل یک انفجار سهمگین است که تمام تابش‌ها و شعاع‌های انفجار آن در فضا پخش می‌شود. چیزی که از این انفجار باقی می‌ماند هسته‌ای فشرده و بسیار بزرگ است. میدان گرانش این هسته آنقدر وسیع و قوی است که حتی شعاع‌های نور نیز از در امان نیستند.

اکنون هسته‌ای که داریم یک سیاه‌چاله (Black Hole) است. اگر یک سیاه‌چاله حرکت مداری داشته باشد، آغاز به کشیدن فضا-زمان به دور افق رویداد می‌کند. این گردش فضا به دور افق رویداد را کارکُره (ergosphere) می‌گویند و شکل بیضوی دارد.

هسته ستاره متلاشی شده به عنوان مرکز سیاه‌چاله یا تکینگی (نقطه یکتایی) در نظر گرفته می‌شود. دهانه سیاه‌چاله به " افق رویداد" یا Event Horizon معروف است.

ابتدا برای فهم بهتر سیاهچاله‌ها بد نیست این را بدانید سیاهچاله‌ها به قدری متراکمند که اگر کل کرهٔ زمین قطرش به 0.9 سانتیمتر تقلیل یابد اما جرمش ثابت بماند به یک سیاهچاله تبدیل میگردد.

شاید بهتر است افق رویداد را به عنوان دهانه سایه‌چاله در نظر بگیرید که همه چیز را می‌بلعد. وقتی چیزی از افق رویداد می‌گذرد برای همیشه از بین می‌رود. [راز‌های زندگی: آیا سیاه‌چاله‌ها شما را به دنیاهای دیگر می‌فرستند؟]

شعاع دهانه به نام “شعاع شواترزشیلد" معروف است. این نام را به افتخار اختر شناس بزرگ، کارل شواترزشیلد انتخاب کرده‌اند که به پیشرفت تئوری‌های مربوط به سیاه‌چاله کمک‌هایی کرده‌است.

در کل دو نوع سیاه‌چاله وجود دارد:

• شواترزشیلد (Schwarzchild) : سیاه‌چاله غیر دوار

• کِر(Kerr) : سیاه‌چاله دوار

سیاه‌چاله کارل شواترزشیلد ساده‌ترین نوع است که در آن مرکز دوران نمی‌کند و ثابت است. این نوع سیاه‌چاله تنها دارای یک نقطه یکتایی و یک افق رویداد است.

سیاه‌چاله‌های کِر در طبیعت به وفور یافت می‌شوند و در آن‌ها هسته دوران می کند و دلیل این دوران نیز، ستاره‌ای است که این سیاه‌چاله‌ها از آن‌ به وجود آمده‌اند.

معمولاً این ستاره‌های دوار هستند که سیاه چاله‌های کِر را بوجود می‌آورند. وقتی که ستاره‌ای دوار متلاشی می‌شود، هسته آن همچنان دوران می‌کند و به همین دلیل سیاه‌چاله بوجود آمده نیز به صورت دوار به جا می‌ماند. اگر با "اندازه حرکت دورانی" آشنا باشید این مطلب را بهتر متوجه می‌شوید.

سیاه‌چاله کِر از چهار قسمت زیر تشکیل می‌شود:

• تکینگی (Singularity) : همان هسته بجا مانده از ستاره متلاشی شده‌است.

• افق رویداد: دهانه سیاه‌چاله

• کارکُره (Ergosphere): اگر یک سیاه‌چاله حرکت مداری داشته باشد، آغاز به کشیدن فضا - زمان به دور افق رویداد می‌کند. این گردش فضا به دور افق رویداد را کارکُره (ergosphere) می‌گویند و شکل بیضوی دارد.

•حد ایستائی (Static Limit): مرز بین کارکره و فضای عادی

اگر جسمی از میان کارکره عبور کند و از دوران آن انرژی کسب کند شانس فرار از سیاه‌ چاله را دارد. ولی اگر جسمی از افق رویداد گذر کند به دورن سیاه‌چاله مکیده می‌شود. در حال حاضر هیچ کدام از تئوری‌های فیزیک نمی‌تواند توضیح دهد که درون سیاه‌چاله چه اتفاقی برای ماده و انرژی می‌افتد.

با اینکه تا بحال هیچ سیاه‌چاله‌ای توسط انسان دیده نشده است، سه خاصیت اصلی سیاه‌چاله برای ما قابل اندازه‌گیری است:

• جرم
• بار الکتریکی
• اندازه حرکت دورانی

جرم سیاه‌چاله و اندازه حرکت آن را می‌توان توسط اجرام در حال حرکت اطراف آن و قوانین کپلر اندازه گرفت.

چیزی که ما به دنبالش هستیم یک ستاره یا حلقه گازی است که با رویت آن و مشاهده رفتار آن بتوانیم حضور سیاه‌چاله را تشخیص دهیم. برای مثال از مشاهده حرکت دورانی ستاره‌ای می‌فهمیم که اثری نامرئی و غیر محسوس عامل این دوران است و سپس در می‌یابیم که این اثر از جرم متراکم عظیمی می‌آید. از اینجا احتمال حضور یک سیاه‌چاله را می‌دهیم.

یک از راه‌های کشف سیاهچاله‌ها استفاده از امواج گرانشی است که هنگام فروپاشی گسیل می ‌کنند. هر جرم اختری از حیث شکل نامتقارن تششع ممکن است یک منبع قابل اکتشاف مشخص به وجود آورد.

زمانی که جسمی به درون سیاه‌چاله مکیده‌ می‌شود دمایش به هزاران درجه کلوین می‌رسد و شتاب بزرگی می‌گیرد. این اجرام امواج مختلفی را گسیل می‌کنند که ساده ترین آن اشعه ایکس است که توسط رصدخانه‌ها و آشکار‌سازهای بیرون جو قابل رویت هستند.

با وجود تمام تلاش‌های دانشمدان در شناخت سیاه‌چاله‌ها، این پدیده‌های فضایی یکی از مرموزترین و جذاب‌ترین موضوعات اختر فیزیک باقی می‌مانند.


بستن

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

نتایج نهایی لیگ بازی های فکری

مطالب محبوب (پربازدید) بخش مطالب علمی

آشنایی با سیاره اورانوس

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 سیاره اورانوس نام معادل عربی یا فارسی ندارد و نام آن در زبان لاتین، نام خدای آسمان‌ها است مانند کیوان و مشتری، اورانوس هم یک سیاره گازی است با اندکی تفاوت. سیاره اورانوس مثل بیشتر...


ادامه مطلب...

آشنایی با سیاره برجیس (مشتری)

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 نام لاتین این سیاره ژوپیتر است که نام زئوس خدای خدایان در اساطیر یونان است مشتری، بزرگ ترین سیاره‌ منظومه خورشیدی و تقریبا هزار برابر زمین است. مشتری سیاره‌ای است که تمام اتمسفر آن...


ادامه مطلب...

بی وزنی، رشد سلول های سرطانی را متوقف می کند

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392  مطالعات اخیر دانشمندان هلندی نشان می دهد گرانش کم و بی وزنی می تواند از رشد و انتشار سلول های سرطانی تیروئید جلوگیری کند. به گفته محققان ناسا، فضا شرایط ایده آلی را برای مطالعه...


ادامه مطلب...

آشنایی با سیاره کیوان (زحل)

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 نام سیاره کیوان به لاتین ساترن به معنی خدای کشت و زرع است از بسیاری جهات کیوان به برجیس (مشتری) شباهت دارد اما خیلی از مشتری کوچک‌تر است. کیوان دومین سیاره بزرگ منظومه خورشیدی است....


ادامه مطلب...

آشنایی با تفاوت‌های سیارک، شهاب و شهاب سنگ

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 اصطلاحات سیارک (asteroid)، شهاب (meteor) و شهابسنگ (meteorite) را بسیاری اشتباها به جای هم به کار می‌برند، به خصوص هنگامی که دوتای آنها در یک روز کره زمین را هدف قرار داده است. "سیارک "یک جرم سنگی...


ادامه مطلب...

آشنایی با بزرگترین ستاره جهان

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 بزرگترین و درخشنده‌ترین ستاره شناخته شده جهان در سحابی پیستول و در فاصله 2500 سال نوری زمین در جهت کهکشان ساگیتاریوس قرار دارد. تصور بر این است که این ستاره 100 برابر بزرگتر و 10 میلیون...


ادامه مطلب...

سحابی چیست؟

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 جهان علاوه بر ستاره‌ها حاوی مقادیر زیادی گرد و غبار و گاز وجود دارد که مابین کهکشان ها پراکنده شده است. چگالی گاز در فضای بین کهکشان‌ها فقط برابر 20 اتم در هر اینچ مکعب است. برای...


ادامه مطلب...

آشنایی با حجم سیاره مشتری

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 حجم مشتری یا برجیس 1400 برابر کره زمین است. این سیاره عظیم گازی 50 درصد بزرگتر از مجموع سیاره‌های دیگر، اقمار، سیارک‌ها و ستاره‌های دنباله‌دار موجود در منظومه شمسی بر روی هم...


ادامه مطلب...

آشنایی با کهکشان راه شیری

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 کَهکِشان راهِ شیری (ترجمهٔ اصطلاح لاتین via lactea به معنی دایره شیری) نواری شیری‌رنگ و مارپیچ است که در شب‌های تیره در نواحی بدون آلودگی نوری در آسمان دیده می‌شود. کهکشان راه شیری مکان...


ادامه مطلب...

آشنایی با سیاره ناهید (زهره)

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 زهره یا ناهید دومین سیاره بعد از تیر (عطارد) در منظومه خورشیدی است. نام این سیاره به لاتین ونوس است که در اساطیر یونان و روم الهه زیبایی است این سیاره مانند زمین اتمسفر دارد اما اتمسفر...


ادامه مطلب...

کوتوله سفید چیست؟

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 کوتوله‌های سفید از شگفت انگیزترین اجرام آسمانی هستند که با تلسکوپ معمولی و در شرایط عادی قابل رصد نیستند کوتوله های سفید که می‌توانند معمای کهکشان‌ها نامیده شوند، آخرین مرحله...


ادامه مطلب...

سیاه‌چاله چیست؟

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 اینشتین در سال 1915 در نظریه نسبیت عام خود از سیاه‌چاله‌ها سخن گفت. این پدیده مرموز طبیعی کماکان در کانون توجه فیزیکدانان و اخترشناسان است در اینجا سعی می‌کنیم به مفهوم سیاه‌چاله...


ادامه مطلب...

انفجار بزرگ (مهبانگ) چیست؟

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 نظریه انفجار بزرگ یا مهبانگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشأ جهان می‌باشد که بطور گسترده پذیرفته شده است. انفجار بزرگ بسیار پرانرژی و پرحرارت بود و در ثانیه‌های اولیه...


ادامه مطلب...

آشنایی با نکاتی درباره علت وجود جاذبه در فضا

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 جاذبه در همه جا وجود دارد، حتی در فضا. گرچه تاثیر جاذبه با فاصله گرفتن از جرم ایجاد کننده جاذبه، مثلاً کره زمین، کاهش پیدا می‌کند. بنابراین اصطلاح "شتاب جاذبه- صفر" "zero-g"  یک اصطلاح...


ادامه مطلب...

آشنایی با علت گردی سیاره‌ها

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 اگر بپرسید چرا سیاره‌ها گرد هستند، در پاسخ باید گفت آنها اصلا گرد نیستند! اما اگرفرض کنیم اینگونه باشد، علت آن را می‌توان اینگونه توضیح داد: نیروی جاذبه به صورت یکنواخت در همه جهات...


ادامه مطلب...

آشنایی با سیاره تیر (عطارد)

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 نام این سیاره در زبان لاتین مرکوری است که الهه نگهبان مسافران و بازرگانان، همچنین سخنگوی خدایان بوده است و بسیار هم سریع حرکت می‌کرده است سیاره تیر یا عطارد نزدیک‌ترین سیاره به...


ادامه مطلب...

چطور یک فضاپیما به زمین برمی‌گردد

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 حقیقت دارد که یک فضا پیما که زاویه فرود آن به جو زمین، شیب تندی دارد، به هنگام فرود دچار سانحه می‌شود؟ برای پاسخ به این سؤال باید بدانیم که هر شیء هنگام بازگشت به جو زمین یا هر سیاره...


ادامه مطلب...

سرعت چرخش یک کهکشان چقدر است

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ هابل توانسته‌اند برای اولین بار سرعت چرخش یک کهکشان را براساس حرکات ساعت‌گرد ستاره‌های این کهکشان محاسبه کنند. براساس گزارش ساینس‌دیلی، براساس...


ادامه مطلب...

آشنایی با سیاره کوتوله اریس

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 سیاره کوتوله زینا که یک سال پس از کشفش یعنی در سال 2006 رسما سیاره کوتوله اریس نامگذاری شد سنگین‌ترین و بزرگترین سیاره‌‌کوتوله‌ای است که به دنبال هشت سیاره سامانه خورشیدی به دور...


ادامه مطلب...

آشنایی با نکاتی درباره ستاره‌ها

IMAGE

دوشنبه, 26 اسفند 1392 ستاره‌ها برای مدت‌های متفاوتی زنده می‌مانند که بسته به آن دارد که چقدر بزرگ باشند ستاره‌ای مانند خورشید حدود 10 میلیارد سال زنده می‌ماند، در حالیکه ستاره‌ای که 20 برابر وزن بیشتری...


ادامه مطلب...

منو مکعب

کتاب های مکعب

امام صادق علیه السلام : مَن ساءَ خُلُقُهُ عَذَّبَ نَفسَهُ؛ هر كه بد اخلاق باشد، خود را شكنجه دهد. گزیده تحف العقول، ح196

اوقات شرعی

حاضرین در سایت

ما 32 مهمان و بدون عضو آنلاین داریم

ورود به سایت

تصویر تصادفی

10.jpg