۱۰ حقیقت شگفت انگیز در مورد سیاهچاله ها

بیگ بنگ: سیاهچاله ها تنها اجرامی در کیهان هستند که توسط قدرت گرانش ِ مطلق خود میتوانند نور را به دام بیندازند. دانشمندان اعتقاد دارند که سیاهچاله ها به دلیل فروپاشی جرم ستاره های بزرگ به درون خودشان شکل می گیرند و لذا چگالی جرم آنها به قدری زیاد می شود که ساختار فضا و زمان اطراف خود را دچار انحنا می کنند.

به گزارش بیگ بنگ، هر ماده ای که از افق رویداد سیاهچاله گذر کند (افق رویداد بعنوان نقطه بدون بازگشت نیز شناخته می شوند) بصورت نا امید کننده ای در گرداب یک سرنوشت نامعلوم فرو می رود. علیرغم دهه ها تحقیق و مطالعه این پدیده های کیهانی هیولا گونه بصورت یک معما باقی مانده اند و کماکان ذهن دانشمندانی که در خصوص آنها مطالعه می کنند را به خود مشغول داشته اند. ۱۰ موضوع جالب و قابل تفکر در خصوص سیاهچاله ها به شرح زیر می باشند:

۱- سیاهچاله ها اجسام را به درون خود نمی مکند!

برخی فکر می کنند که سیاهچاله ها شبیه جاروبرقی های کیهانی هستند که فضای اطراف خود را می مکند، در حالی که سیاهچاله ها مانند هر شیء دیگری در فضا هستند، البته با یک میدان گرانشی بسیار زیاد. اگر شما خورشید را با سیاهچاله ای با جرم مشابه جایگزین کنید، زمین به داخل آن کشیده نخواهد شد و همانطور که امروز به دور خورشید می گردد، به گردش خود به دور سیاهچاله نیز ادامه خواهد داد.

این طور به نظر می رسد که سیاهچاله ها تمام جرم اطراف خود را به داخل خود می مکند، ولی این یک تصور اشتباه می باشد. ستاره های نزدیک به سیاهچاله ها مقداری از جرم خود را بصورت بادهای ستاره ای- Stellar Winds – (باد ستاره ای جریانی از گاز میباشد که ازجوّ ستاره خارج می‌شود و شدت آن در ستارگان گوناگون متفاوت است) در اطراف خود جاری می کنند و لذا مواد داخل این بادها هستند که به چنگ همسایه گرسنه آنها یعنی سیاهچاله به دام می افتند.

۲- اینشتین وجود سیاهچاله ها را کشف نکرد

آلبرت اینشتین وجود سیاهچاله ها را کشف نکرد بلکه این تئوری نسبیت او بود که تشکیل سیاهچاله ها را پیش بینی می کرد. در واقع این کارل شوارتزشیلد بود که اولین بار با استفاده از تئوری انقلابی اینشتین نشان داد که سیاهچاله ها می توانند شکل بگیرند. او دقیقا در سال ۱۹۱۵ درست همان سال که اینشتین تئوری نسبیت عام را ارائه کرد به این موفقیت بزرگ دست پیدا نمود.

عکس از کارل شوارتزشیلد

از کارهای انجام شده توسط شوارتزشیلد عبارتی بنام شعاع شوارتزشیلد ابداء گردید که در واقع یک مقیاس اندازگیری بود از این که برای به وجود آوردن یک سیاهچاله چقدر نیاز است تا یک جسم را کوچک و فشرده نمود. مدت ها قبل از آن دانشمند انگلیسی جان میشل وجود “ستاره های سیاه” را بصورت اجرامی با چگالی و گرانش بسیار بالا که حتی نور نمی تواند از آن فرار کند، پیش بینی کرده بود. ولی در هر حال عنوان سیاهچاله در سال ۱۹۶۷ بصورت جهانی مورد پذیرش قرار گرفت.

۳- سیاهچاله ها شما و هر شیء دیگری را بصورت اسپاگتی در می آوردند!

سیاهچاله ها این قابلیت باور نکردنی را دارند که شما را آنقدر بکشند تا تقریبا به شکل یک رشته اسپاگتی در بیایید. این پدیده به نام اسپاگتی شدن(spaghettification) شناخته می شود. این عمل توسط رفتار میدان گرانشی بسیار قوی در واحد طول اتفاق می افتد. درست در همین لحظه پاهای شما به مرکز زمین نزدیک تر هستند پس بنابراین نسبت به سر شما با مقدار جاذبه بیشتری به سمت زمین کشیده می شوند. تحت میدان گرانشی بسیار شدید، بطور مثال نزدیک سیاهچاله ها، این اختلاف در کشش بین پاها و سر شما در واقع به ضرر شما خواهد بود.

همچنان که میدان گرانشی شروع به کشیدن پاهای شما می کند، به ازای هر اینچی که آنها به مرکز سیاهچاله نزدیکتر شوند، به مقدار بسیار بیشتری کشیده خواهند شد. همچنان که پاهای شما به مرکز سیاهچاله نزدیک تر می شوند، سریعتر حرکت خواهند کرد. ولی نیمه بالایی بدن شما که با فاصله دورتری از مرکز سیاهچاله قرار دارد با سرعت خیلی کمتری به سمت مرکز سیاهچاله حرکت خواهد کرد. این نتیجه ی اسپاگتی شدن خواهد بود.

۴- سیاهچاله ها می توانند جهان های جدیدی به وجود بیاورند!

به نظر احمقانه می آید که سیاهچاله ها می توانند جهان های جدیدی تولید کنند، مخصوصا زمانی که ما هنوز مطمئن نیستیم که آیا جهان های دیگر وجود دارند یا خیر، اما تئوری پشت این قضیه یک عرصه تحقیقاتی فعال در دنیای امروز می باشد. یک توضیح بسیار ساده از اینکه چطور این اتفاق می افتد این است که در جهان امروز، وقتی ما به اطراف نگاه می کنیم متوجه می شویم شرایط بسیار مناسبی گرد هم آمده اند تا حیات به وجود آید. اگر این شرایط به مقدار بسیار ناچیزی تغییر می کردند ما هرگز اینجا نبودیم. در مرکز سیاهچاله (تکینگی–Singularity) کلیه قوانین استاندارد فیزیک شکسته می شوند و از لحاظ تئوری می تواند شرایط موجود جهان را تغییر داده و یک جهان جدید با مقدار اندکی اختلاف به وجود آورد.

۵- سیاهچاله ها فضای اطراف خود را می کشند!

تصور کنید فضا مانند یک ورق لاستیکی کشیده شده و دارای خطوطی متقاطع می باشد. وقتی شما یک شیء روی این ورق لاستیکی می گذارید آن شیء مقداری به درون آن ورق لاستیکی فرو میرود. هر چقدر جسم جرم بیشتری داشته باشد به مقدار بیشتری در داخل ورق لاستیکی فرو می رود. این فرو رفتگی خطوط را دچار تغییر می کند بطوری که دیگر این خطوط صاف نبوده و دچار انحنا می گردند. هر چقدر فرورفتگی بیشتری به وجود آورید، فضا دچار تغییر و انحنای بیشتری می شود و بیشترین تغییر و انحنا در فضا  توسط سیاهچاله ها به وجود می آید. سیاهچاله ها چنان گودال عمیقی در فضای اطراف خود ایجاد می کنند که هیچ چیزی در دنیا انرژی لازم را برای فرار از آن ندارد حتی نور.

۶- سیاهچاله ها بهترین کارخانه های تولید انرژی هستند!

سیاهچاله ها در تولید انرژی راندمان خیلی بالاتری از خورشید ما دارند. نحوه عمل آن به خاطر موادی است که بصورت دیسکی به دور سیاهچاله می چرخد. موادی که در لبه داخلی افق رویداد یعنی نزدیک به مرکز سیاهچاله هستند بسیار سریعتر از موادی که در لبه بیرونی افق رویداد هستند به دور مرکز سیاهچاله می چرخند. دلیل آن وجود مقدار گرانش بسیار بیشتر در لبه داخلی افق رویداد می باشد. به علت حرکت و گردش بسیار سریع مواد دمای آنها تا میلیارد ها درجه فارنهایت گرم می شود و لذا قابلیت این را دارند که جرم را به انرژی تبدیل کنند، عملی که به آن تشعشع جسم سیاه گفته می شود (blackbody radiation).

برای مقایسه، همجوشی هسته ای تنها حدودا ۰٫۷ درصد از ماده را تبدیل به انرژی می کند. اما شرایط ایجاد شده در اطراف سیاهچاله ۱۰ درصد از ماده را تبدیل به انرژی می کند که این اختلاف بسیار بزرگ می باشد. دانشمندان پیشنهاد کرده اند که این نوع از انرژی می تواند برای سوخت سفینه های فضایی در آینده استفاده شود.

۷- یک سیاهچاله بسیار عظیم در مرکز کهکشان ما وجود دارد

دانشمندان اعتقاد دارند که سیاهچاله های بسیار عظیم در مرکز تقریبا کلیه کهکشان ها از جمله کهکشان راه شیری وجود دارند. سیاهچاله ها در واقع کهکشان ها را بصورت یک لنگر در فضا محکم نگه داشته اند.

تصویری از موقعیت سیاهچاله ی کمان ای* در مرکز کهکشان راه شیری

سیاهچاله ای در مرکز کهکشان راه شیری با نام کمان ای (Sagittarius A*) وجود دارد که چهار میلیون بار بزرگتر از خورشید می باشد. هر چند این سیاهچاله که حدود ۳۰ هزار سال نوری با ما فاصله دارد در حال حاضر بسیار آرام می باشد، ولی دانشمندان اعتقاد دارند حدود ۲ میلیون سال پیش یک انفجار در آن رخ داده که از روی زمین قابل مشاهده بوده است.

۸- سیاهچاله ها زمان را کند می کنند!

هر چه شما به مرکز سیاهچاله نزدیکتر شوید زمان برای شما کندتر می شود(نقطه بدون بازگشت). برای درک اینکه چطور این اتفاق می افتد بایستی برگردیم به آزمایش دو قلوهایی که برگرفته از تئوری نسبیت اینشتین عموما در مورد نحوه کارکرد فضا و زمان استفاده می شود. یکی از دو قلوها بر روی زمین می باشد در صورتی که آن یکی با سرعت نور به فضا سفر کرده و بعد از گشتن فضا دوباره به زمین باز می گردد. از آنجایی که هر چقدر شما سریعتر حرکت کنید، زمان برای شما آهسته تر می گذرد، آن دوقلویی که به فضا سفر کرده و برگشته بسیار جوان تر از آن دوقلویی خواهد بود که بر روی زمین باقی مانده است. لذا همچنان که شما به افق رویداد نزدیک تر شوید به علت گرانش بسیار زیاد سرعت بیشتری گرفته و در نتیجه آن گذر زمان برای شما کندتر خواهد شد.

۹- سیاهچاله ها به مرور زمان تبخیر می شوند!

سیاهچاله ها به هیچ وجه نمی توانند گودال های بدون انتها باشند. مقداری انرژی ممکن است بتواند از دست آنها فرار کند. این کشف شگفت انگیز ابتدا توسط استیون هاوکینگ در سال ۱۹۷۴ پیش بینی گردید. به افتخار این فیزیکدان معروف این پدیده تابش هاوکینگ نام گرفت. تابش هاوکینگ در طول زمان جرم سیاهچاله را به فضای اطراف پخش می کند و این کار تا زمانی ادامه می یابد که از سیاهچاله چیزی باقی نمانده و اساسا سیاهچاله نابود گردد. به همین دلیل تابش هاوکینگ با عنوان تبخیر سیاهچاله ها نیز شناخته می شود.

۱۰- از نظر تئوری هر چیزی می تواند تبدیل به سیاهچاله ها شود!

تنها تفاوت بین خورشید ما و یک سیاهچاله چگالی بسیار زیاد سیاهچاله در مرکز آن می باشد که باعث می شود سیاهچاله دارای میدان گرانشی بسیار قوی باشد. این میدان گرانشی باعث به دام افتادن هر چیزی از جمله نور می گردد. به همین دلیل است که ما سیاهچاله ها را نمی بینیم. از نظر تئوری شما می توانید هر چیزی را تبدیل به یک سیاهچاله نمایید.

به عنوان مثال اگر شما خورشید را به اندازه ای فشرده نمایید که قطر آن فقط ۳٫۷ مایل گردد(کمتر از ۶ کیلومتر)، مقدار جرم خورشید به قدری در یک فضای کوچک فشرده می شود که چگالی بالای جرم در آن فضای کوچک باعث به وجود آمدن سیاهچاله می گردد. مشابه همین تئوری را می توان در مورد زمین یا حتی بدن انسان نیز به کار گرفت. ولی در عمل، ما می دانیم که تنها راه تشکیل یک سیاهچاله فروپاشی گرانشی یک ستاره عظیم با جرم حدودا ۲۰ الی ۳۰ برابر جرم خورشید می باشد.

مترجم: مجتبی عطایی/سایت علمی بیگ بنگ

منبع: businessinsider.com

۱۰ حقیقت شگفت انگیز در مورد سیاهچاله ها, ۵٫۰ out of 5 based on 12 ratings