سیاه چاله

سياهچاله منطقه اي در فضا است كه نيروي جاذبه اش به قدري قوي است كه هيچ چيز نمي تواند از آن فرار كند. سياهچاله غيرقابل مشاهده است. زيرا حتي نور را هم به تله مي اندازد. اساس توصيف اصولی سياهچاله بر معادلات نظريه نسبیت عام (general relativity) بنا شده كه به وسيله آلبرت اينشتين فيزيكدان متولد آلمان ارایه شد. اين نظريه در سال 1916 منتشر شد.

مشخصه هاي سياهچاله ها

نيروي جاذبه نزديك سياهچاله قوي است. زيرا همه مواد سياهچاله در مركز يك نقطه متمركز شده اند. فيزيكدانان اين نقطه را يك تکینگی (سينگولاريتي singularity) مي نامند. عقيده بر اين است كه اين نقطه خيلي كوچك تر از هسته يك اتم است.

سطح سياهچاله به عنوان افق حادثه (horizon event) شناخته مي شود. سطح سیاهچاله يك سطح معمولي نيست كه شما بتوانيد آن را ببينيد يا لمسش كنيد. در افق حادثه، كشش جاذبه اي بي نهایت قوي است. بنابراين يك شيء مي تواند در آنجا براي تنها يك لحظه وجود داشته باشد و با سرعت نور در داخل آن شيرجه مي زند و فرو مي رود.

ستاره شناسان شعاع افق حادثه را براي تعيين اندازه سياهچاله به كار مي برند. شعاع يك سياهچاله به كيلومتر مساوي است با سه برابر تعداد جرم های خورشيدی در سياهچاله. يك جرم خورشيدي، جرم (مقدار ماده) خورشيد است.

هيچ كس هنوز به طور مشخص يك سياهچاله را كشف نكرده. دانشمندان براي اثبات اين كه يك شيء متراكم و به هم فشرده يك سياهچاله است، بايد اثراتي را كه تنها يك سياهچاله مي تواند به جا بگذارد را اندازه گيري كنند. دو تا از چنين تأثيراتي عبارتند از يك-خم شدن شدید يك شعاع نور و ديگري كند شدن بسيار شديد زمان. ستاره شناسان اشيای متراكمي را پيدا كرده اند كه تقريباً مسلم است سياهچاله هستند.

ستاره شناسان اين اشياء را سياهچاله مي نامند با وجودي كه اندكي در مورد آن شك دارند.

طبق قانون نسبيت، سياهچاله ممكن است موقعي شكل بگيرد كه يك جرم سنگين، سوخت هسته ايش را از دست بدهد و در اثر نيروي جاذبه خودش در خودش فرو بریزد. هنگامي كه يك ستاره سوخت مي سوزاند، فشاري رو به خارج به وجود مي آید كه در مقابل كشش رو به داخل جاذبه ايستادگي مي كند. موقعي كه هيچ سوختي باقي نمي ماند، ستاره نمي تواند بیش از اين از وزنش محافظت كند.

در نتيجه، هسته ستاره در خودش فرو مي ریزد. اگر جرم هسته سه يا بيشتر از سه برابر جرم خورشيد باشد، هسته در كسري از ثانيه به داخل يك تکینگی سقوط مي كند.

بيشتر ستاره شناسان باور دارند كه كهكشان راه شيري -كهكشاني كه منظومه شمسي ما در آن واقع شده- حاوی ميليون ها سياه چاله است. دانشمندان شماري از سياهچاله ها را در منظومه شمسی ما پيدا كرده اند. اين اشياء در بین ستارگان دوتایی ای یافت می شوند كه اشعه ايكس خارج مي كنند. ستاره دوتایی يك جفت ستاره است كه به دور همديگر مي گردند. برای کسب اطلاع درباره انواع ستاره ها و طبقه بندی آنها اینجا را کلیک کنید.

در سيستم دوتایی اي كه يكي از دو تا شیء يك سياه چاله است، سياهچاله و يك ستاره قابل مشاهده در نزديكی هم به دور همديگر مي گردند. در نتيجه سياهچاله گاز را از ستاره طبيعي مي گيرد که این گاز با شدت به داخل سياهچاله سقوط مي كند. اصطكاك بين اتم هاي گاز، گاز نزديك افق حادثه را چند ميليون درجه گرم مي كند.

پيامد این اتفاق اين است كه انرژي از این گاز به صورتی مثل اشعه ايكس تابش مي شود. ستاره شناسان اين تابش را با تلسكوپ هاي اشعه ايكس آشكار كرده اند.

ستاره شناسان باور دارند كه تعدادی از سيستم هاي دوتایی به دو دليل شامل سياهچاله ها هم هستند:

1- یک سيستم دوتایی ممکن است يك منبع اشعه ايكس متفاوت و متراكم داشته باشد. وجود اشعه ایکس ثابت مي كند كه سيستم حاوی يك ستاره متراكم -يا يك سياهچاله يا يك شيء كمتر متراكم به نام ستاره نوتروني است.

2- ستاره قابل مشاهده با سرعت بالا به گرد شيء متراكمي مي گردد كه اين شيء بايد بيشتر از سه جرم خورشيدي جرم داشته باشد.

دانشمندان باور دارند كه بيشتر كهكشان ها در مركزشان يك سياهچاله بسيار پرجرم دارند. تصور مي شود جرم هر يك از اين اشياء بين يك ميليون تا يك ميليارد جرم خورشيدي باشد. ستاره شناسان احتمال مي دهند كه سياهچاله هاي بسيار پرجرم چندين ميليارد سال قبل، از گازي كه در مراكز كهكشان ها جمع شده بودند، تشکیل شده باشند.

شواهدی قوي وجود دارد كه نشان می دهد يك سياهچاله بسيار پرجرم در مركز كهكشان راه شيري وجود دارد. ستاره شناسان باور دارند كه اين سياهچاله منبع يك موج راديويي است كه به نام قوس (ساگیتاریوس آ، Sagittarius A)  شناخته مي شود. واضح ترين نشانه وجود يك سياهچاله بسيار پرجرم، وجود این موج رادیویی و حركت سريع ستاره ها در اطراف آن است.

سريع ترين اين ستاره ها به نظر مي رسد كه هر 15.2 سال با سرعتي كه به حدود 3100 مايل يا 5000 كيلومتر در ثانيه مي رسد به دور سیاهچاله مي گردد. حركت سریع اين ستاره، ستاره شناسان را به اين سو راهنمايي كرده تا نتيجه بگيرند يك شيء با چندين ميليون برابر جرم خورشيد بايد در داخل مدار چنین ستاره ای باشد. تنها شيء شناخته شده اي كه مي تواند اين جرم را داشته باشد و داخل مدار ستاره در وضعیت مناسبي قرار داشته باشد، سياهچاله است.