در بین هزاران هزاران پدیده اسرارآمیز در کهکشان‌ها و دنیای فرازمینی، یکی از پدیدهها هست که اخیر تحقیقات گسترده‌ای را به خودش اختصاص داده است. این پدیده چیزی نیست جز سیاهچاله. کسانی که به نجوم علاقه دارند، از اهمیتی والای این پدیده آسمانی آشنا هستند. در این مقاله، قرار است تا توضیحات بسیار مختصر و کوتاه، اما مفیدی را در مورد سیاهچاله به شما ارائه دهیم. در ادامه، همراه ما باشید تا با این کوه انرژی آشنا شوید.
سیاهچاله دقیقا چیست؟
بهتر است که مقاله را با سوال “سیاهچاله دقیقا چیست؟” آغاز کنیم. سیاهچاله، ناحیه ای از بعد چهارم است که جاذبه آن آنقدر قوی است که هیچ چیز، هیچ ذره‌ای یا حتی تابش الکترومغناطیسی مانند نور، نمی‌تواند از آن فرار کند. تئوری نسبیت عام پیش بینی می‌کند که یک جرم کاملا فشرده می تواند فضا-زمان را تغییر شکل داده و سیاهچاله‌ای را ایجاد کند. مرز بدون گریز، افق رویداد نامیده می‌شود. سیاهچاله اگرچه تأثیر بسزایی در سرنوشت و شرایط جسمی دارد که از آن عبور می‌کند، اما با توجه به نسبیت عام هیچ ویژگی قابل تشخیص محلی‌ای ندارد. از بسیاری جهات، سیاهچاله مانند یک سوراخ سیاه ایده آل عمل می‌کند، زیرا هیچ نوری را منعکس نمی‌کند. این سوراخ سیاه، بنا به دلایل مختلفی، این ویژگی را ندارد که بتوانیم از نزدیک مشاهده‌اش کنیم. البته به احتمال زیاد، این ما هستیم که توانایی مناسب را نداریم. انسان در مقابل پدیده‌های مختلف نجوم و کهکشان راه شیری، مثل یک قطره در برابر هزاران اقیانوسی پهناور است.
سیاهچاله چگونه به وجود می‌آید؟
دومین سوالی که باید به آن پاسخ دهیم، این است که ” سیاهچاله چگونه به وجود می‌آید؟”. خلاصه‌ترین پاسخ این سوال را می‌توان اینگونه بیان کرد که پایان یک ستاره، آغاز سیاهچاله است. حالا چگونه؟ خوب دقت کنید. بیشتر سیاهچاله‌ها از بقایای یک ستاره بزرگ تشکیل می‌شوند که در اثر انفجار ابرنواختر می‌میرد (ستاره‌های کوچک‌تر به ستاره‌های نوترونی متراکم تبدیل می‌شوند که به اندازه کافی جرم ندارند تا نور را به دام بیندازند). اگر جرم کل ستاره به اندازه کافی بزرگ باشد (حدود سه برابر جرم خورشید)، از لحاظ نظری می‌توان ثابت کرد که هیچ نیرویی نمی‌تواند جلوی مرگ ستاره تحت تأثیر گرانش را بگیرد.
با این حال، با فروپاشی ستاره، اتفاق عجیبی رخ می‌دهد. با نزدیک شدن سطح ستاره به یک سطح خیالی به نام “افق رویداد”، زمان روی ستاره نسبت به زمانی که ناظران دور در آن قرار دارند، کند می‌شود. وقتی سطح به افق رویداد می‌رسد، زمان ثابت می‌ماند و ستاره دیگر نمی‌تواند سقوط کند. این یک جسم در حال فروپاشی منجمد است. از دمای بسیار بسیار کم سیاهچاله هم نباید به سادگی گذر کنیم. سیاهچاله‌های بزرگ‌تر حتی می‌توانند در اثر برخورد ستاره‌ای ایجاد شوند.
تلسکوپ سوئیفت ناسا بلافاصله پس از پرتاب در دسامبر 2004، با مشاهده نور سریع و زودگذر معروف به انفجارهای پرتو گاما، شروع به چشمک زدن کرد. بعدا چاندرا و تلسکوپ فضایی هابل ناسا داده‌های پس از درخشش این رویداد را جمع آوری کردند. آن‌ها با همه مشاهدات، به این نتیجه رسیدند که انفجارهای قدرتمند می‌توانند در اثر برخورد سیاهچاله و ستاره نوترونی و ایجاد یک سیاهچاله دیگر ایجاد شوند.
آیا تا به حال سیاهچاله‌ای رویت شده است؟
آیا تا به حال سیاهچاله‌ای رویت شده است؟، این هم سومین سوال مهمی که باید به آن پاسخ بدهیم. بله. نشانه‌هایی از این پدیده بعد چهارمی رویت شده است. به طور طبیعی، سیاهچاله‌ها به غیر از تابش فرضی هاوکینگ، هیچ تشعشع الکترومغناطیسی‌ای ساطع نمی‌کنند، بنابراین فیزیکدانان نجومی که در جستجوی سیاهچاله‌ها هستند، معمولا باید به مشاهدات غیر مستقیم اعتماد کنند. به عنوان مثال، گاهی اوقات با مشاهده تأثیر گرانش آن بر محیط اطراف می‌توان وجود سیاهچاله را استنباط کرد. در 10 آوریل 2019، تصویری از سیاهچاله منتشر شد که به شکلی بزرگ‌تر دیده می‌شود زیرا مسیرهای نور نزدیک به افق رویداد بسیار خم شده‌اند. رنگ این تصویر به صورت کاذب است، زیرا هاله نور شناسایی شده در این تصویر در طیف مرئی نیست بلکه امواج رادیویی می‌باشد.
تشخیص امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاهچاله‌ها
یکی از مهم‌ترین مطالب که مورد بررسی قرار گرفته است، امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاهچاله‌ها می‌باشد. در 14 سپتامبر 2015، رصدخانه موج گرانشی LIGO مشاهده‌ای مستقیم از امواج گرانشی را برای اولین بار انجام داد. این سیگنال با پیش‌بینی‌های نظری امواج گرانشی حاصل از ادغام دو سیاهچاله سازگار بود: یکی با حدود 36 برابر جرم خورشیدی و دیگری با حدود 29 برابر جرم خورشیدی. این مشاهدات مشخص‌ترین شواهد را برای وجود سیاهچاله‌ها تا به امروز ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، سیگنال موج گرانشی نشان می‌دهد که فاصله جدایی دو جسم قبل از ادغام فقط 350 کیلومتر بوده است (یا تقریبا چهار برابر شعاع شوارتزشیلد مربوط به توده‌های استنباط شده).
انواع سیاهچاله‌ها
به طور کلی، دانشمندان انواع سیاهچاله را به 3 دسته تقسیم کرده‌اند. سیاهچاله ستاره‌ای، سیاهچاله بزرگ و سیاهچاله متوسط. حالا هرکدام از این سه تا را بررسی می‌کنیم.
- ستاره‌ای: هنگامی که یک ستاره در حال سوختن است، ممکن است که جسم فرو ریخته، یا در خودش بیفتد. برای ستاره‌های کوچک‌تر (آن‌هایی که تقریبا سه برابر جرم خورشید هستند)، هسته جدید تبدیل به یک ستاره نوترونی یا یک کوتوله سفید خواهد شد. اما هنگامی که یک ستاره بزرگ‌تر فرو می‌ریزد، همچنان فشرده می‌شود و یک سیاهچاله ستاره‌ای ایجاد می‌کند. سیاهچاله‌هایی که در اثر فروپاشی ستارگان منفرد ایجاد شده‌اند، نسبتاً کوچک، اما به طرز باورنکردنی‌ای متراکم هستند. این پدیدهها دارای نیروی گرانش بسیار قوی هستند و اجرام اطراف خودشان را می‌کِشند. طبق تحقیقات مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان، کهکشان راه شیری حاوی چند صد میلیون سیاهچاله ستاره‌ای است.
- بزرگ: سیاهچاله‌های کوچک جهان را پر می‌کنند اما سیاهچاله های بزرگ، خیلی بزرگ‌تر هستند. این غول‌های عظیم میلیون‌ها یا حتی میلیاردها برابر خورشید جرم دارند. اما قطر آن‌ها تقریبا به همان اندازه است. این غول‌ها ممکن است نتیجه صدها یا هزاران سیاهچاله کوچک ادغام شده باشند. ابرهای گازی بزرگ نیز می‌توانند تاثیر بگذارند. گزینه سوم سقوط یک خوشه ستاره‌ای است. گروهی از ستاره‌ها که همه در کنار هم قرار می‌گیرند. گزینه چهارم به ماده تاریک برمی‌گردد که صحبت در موردش نیاز به مقاله خاصی دارد.
- متوسط: دانشمندان زمانی فکر می‌کردند که سیاهچاله‌ها فقط در اندازه‌های کوچک و بزرگ وجود دارند. اما تحقیقات اخیر، معادلات را بهم ریخته‌اند. علاوه بر ستاره‌ای و بزرگ، نوع دیگری از سیاهچاله که متوسط است نیز وجود دارد.
شما در مورد سیاهچاله‌ها چه فکری می‌کنید؟
بحث کردن در مورد سیاهچاله و حقایق آن، می‌تواند یک کتاب حجیم را پر کند. مقاله‌ای که ما برای شما در نظر گرفتیم، خلاصه‌ترین مطالبی بودند که می‌توانستیم در موردشان صحبت کنیم. همیشه این را در نظر داشته باشید که علم، هیچ پایان و انتهایی ندارد. قطعا روزی خواهد رسید که سیاهچاله‌ها را کامل‌تر می‌شناسیم و اطلاعات دقیق‌تری کسب کرده‌ایم. فقط باید صبر داشت.
نویسنده: عجیب تو جیب
هرگونه کپی برداری از محتوا تنها با ذکر نام “عجیب تو جیب” و “درج لینک دقیق محتوا” در سایت مجاز است و در غیر این صورت و مشاهده آن پیگرد قانونی دارد.
