پرتگاه نهایی ، سیاهچاله

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مقدمه
شاید یکی از چالشهای بزرگ اختر فیزیک در این قرون موضوع جذاب سیاهچاله.ها باشد. آنسوی افق رویداد بر هیچ شخصی مشخص نیست. شاید در آنسوی آن فضایی عمیق پنهان شده باشد، شاید این فضا آن حد بزرگ باشد که برای انسان قابل تصور نباشد. انسان از گذشته می.دانسته که زمین کروی بوده و به عبارت بهتر مسطح نبوده و در واقع خمیده می.باشد، به عبارت دیگر کره.ای است که لبه ندارد. ما از روی آن نمی.افتیم زیرا نیروی سحرآمیز گرانش هر کس و هر چیزی را محافظت می.کند تا به سطح سیارات دیگر نیافتد.

پس از آنکه آلبرت انیشتین و نسبیت او پا به عرصه نهادند، به این موضوع پرداخته شد که فضا خودش خمیده است. حالا ما می.دانیم که سفر به دریای بیکران فضا که ما به آن جهان می.گوئیم در واقع به مکانی ژرف و عمیق است و اگر مسافری بدون اطلاع به آن سفر کند ممکن است به داخل اجرامی فوق العاده عظیم سقوط کند و زندگی را برای همیشه وداع گوید و با یک ریسک جانش را از دست بدهد. او به درون افقی کاملا" مخفی سقوط می.کند و ما هنوز بطور کامل نمی.دانیم که برایش چه پیش می.آید، این افق وحشتناک متعلق به سیاهچاله است.

گرانش مهلک
یک سیاهچاله یک جسم متناقض کیهانی است. یک ستاره تاریک ، یک جسم کاملا" نامرئی ، یک زندان برای نور. این جسم یک مرز دارد که هر چیز وارد آن شود بازگشتی نخواهد داشت، این مرز را افق رویداد می.باشد. یک کره که هر چیز وارد آن شود برای ابدیت اسیر آن می.شود، مکانی که دیگر امکان فرار از آن نیست. جایی که در آن سطح جامد وجود ندارد. در این هنگام هر چیز حتی نور مکیده می.شود و فقط یک گرداب ژرف گرانشی مشاهده می.شود، این اجرام بسیار بی رحم هستند و هر جیز را که به طرفشان بیاید جذب می.کنند، در واقع آن جسم را برای همیشه از آمدش پشیمان می.کند. ما از مرکز که تکینگی خوانده می.شود اطلاعات چندانی نداریم، ولی می.دانیم که در آنجا گرانشی مهلک حکم فرما است.

چهره این اجرام همیشه مخفی و پوشیده است. تکینگی آنها همیشه به صورت نقطه.ای است که نیروی گرانش فوق العاده.ای در آن متمرکز شده است. همه اجرام و امواج الکترومغناطیسی و انرژی که در سیاهچاله فرو افتاده.اند در نقطه.ای فوق العاده کوچک و فوق العاده چگال فشرده شده.اند و گرانشی نامتناهی ایجاد می.کنند. سیاهچاله.ها عموما" گازهای میان ستاره را حریصانه می.بلعند. فضا از وجود این اجرام متلاطم است و هم چنین زمان از وجود آنها فشرده می.شود تا اینکه متوقف شود. چون نور نمی.تواند از افق رویداد سیاهچاله عبور کند ما آن مکان را لبه جهان فرض می.کنیم.

ستاره.های تاریک
در سال 1784 جان میشل دانشمند بزرگ ولی فراموش شده قرن 18 که کشیش نیز بود؛ (در تاریخ علم دانشمندان بزرگی مشاهده می.شوند که بدون اقتضا به شغلشان کارهای فوق العاده کرده.اند) از سرعت گریز بعضی از اجرام تعجب کرد (سرعت گریز حداقل سرعتی است که نیاز است تا از سطح یک سیاره یا یک ستاره جدا شویم، در واقع سرعتی است که بتوانیم از گرانش آن فرار کنیم)؛ او می.دانست که گرانش یک جسم به جرمش بستگی دارد، همچنین این موضوع را می.دانست که سرعت نور بسیار زیاد است، ولی با این حال متناهی است.

او از این موضوع تعجب کرد که خورشید با این جرم باز هم قادر نیست نور را در سطح خود نگه دارد و نور از سطح آن می.گریزد (می.دانیم که سرعت نور 299792 کیلومتر بر ثانیه است که آن را 300000 کیلو متر بر ثانیه فرض می.کنند و از این سرعت تقریبی بیشتر استفاده می.کنند). میشل پاسخ به این صورت استنباط کرد که اگر خورشید در همین اندازه بود ولی جرمش 500 برابر بود، نور نمی.توانست از سطح خورشید بگریزد. زیرا در این صورت گرانش آن بسیار می شد. چند سال بعد ریاضدان بزرگ فرانسوی لاپلاس بطور مستقل تنیجه را بطور یکسان شرح داد و بدین ترتیب مفهوم ستاره تاریک زاده شد.

جهان حفره.ها
سیاهچاله ، این اجرام نادر و عجیب ، را می.توان نتیجه تفکرات جوان باهوش آلمانی که در سال 1919 در دفتر ثبت اختراعات سوئیس مشغول به کار بود دانست. آلبرت اینشتن در سال 1919 تئوری نسبیت عام خود را که انقلابی عظیم در فیزیک نوین بود را ارائه کرد. آلبرت اینشتن پی برده بود که جهان اساسا" در مکانهای متفاوت نسبت به قوانین نیوتن قابل توضیح نیست. او گفت که سه بعد از فضا نمی.توانند به صورت مجزا از بعد چهارم یعنی زمان باشند. او گفت که اینها باهم پیوسته هستند و آنها فضا – زمان نامید. این ساختار همانند یک ساختار نامرئی است که در واقع وجود دارد. او گفت که فضا نمی.تواند مطلق باشد، بلکه پیوسته است. این بافت فضا زمانی می.تواند خمیده شود و یا اینکه پیچ و تاب پیدا کند.

این بافت که می.تواند جالب باشد فقط در صورتی می.تواند مسطح و صاف باشد که هیچ چیز در روی آن وجود نداشته باشد. اگر جسمی جرم دار در روی آن وجود داشته باشد گرانش نیز وجود دارد و هر جا که گرانش وجود داشته باشد این بافت فضا – زمان خمیده می.شود. این خمیدگی این بافت برای اجرام حکم می.کند که چگونه حرکت کنند، در واقع می.گوید که گرداگرد این فضا – زمان خمیده به سیر و سفر بپردازند. گرانش در تئوری نسبیت عام اثر هندسی جرم بر فضای اطراف خود است. اگر بخواهیم کمی ساده.تر توضیح دهیم همین خمیدگی عامل ایجاد گرانش است.

انیشتین برای تصور این واقعیت فرض کرد که کاغذی دارد و آن کاغذ را ساختار فضا – زمان فرض کرد. او جسمی سنگین را در روی آن ماغذ قرار داد (آن جسم را خورشید در نظر گرفت) و دید که در ساختار کاغذ خمیدگی و فرو رفتگی ایجاد شده است. او گفت که این فضا زمان خمیده گرانشی تولید می.کند که هر چه این خمیدگی بیشتر باشد گرانش نیز قوی.تر خواهد بود. سرانجام در جهان اجرامی وجود دارند که این خمیدگی را به نهایت خود می.رسانند و تمام مسیرها را بسوی خود خم می.کنند و این اجرام حقیقتا" سیاهچاله.های کیهانی هستند.

تولد ستاره

برای فهم مقیاس بزرگ در جهان باید مقیاسهای بسیار کوچک را درک کنیم. با باز کردن زندگی یک ستاره می.توانیم زاده شدن یک سیاهچاله را به خوبی درک کنیم. ستاره.ها زمانی پدید می.آیند که ابری فوق العاده بزرگ از غبارهای کیهانی و هیدروژن در زیر بار گرانش خود فشرده شوند. در این صورت گرانش به همراه افزایش چگالی فزونی می.یابد و بدین ترتیب فضا – زمان خمیده و خمیده.تر می.شود. پس مدتی گاز هیروژن در هسته متراکم می.شود و در این تراکم شدید اتمها با یکدیگر برخورد می.کنند و دمای آنها رفته رفته افزایش می.یابد. زمانی که دمای هسته به 10 میلیون درجه رسید، پروتونهای هیدروژن در پی واکنشهای زنجیره.ای همجوشی هسته.ای به هلیوم تبدیل می.شوند.

در هنگام این واکنشها مقداری از جرم نا پدید می.شود که تبدیل به انرژی و امواج الکترومغناطیسی همچون نور می.شوند. در این صورت یک جسم که همچون یک لامپ غول پیکر کیهانی است پدید آمده است و این آغاز زندگی یک ستاره است. هر ستاره.ای که ما در آسمان مشاهده می.کنیم در هسته.اش واکنشهای عظیم همجوشی رخ داده است تا این نور تولید شود و به ما برسد. هنگامی که ستاره همانند خورشید درخشان و نورانی می.شود، گرانش آن سعی می.کند تا ستاره را هم چنان منقبض کند و در خود فرو کشد. اما واکنشهای عظیم هسته.ای که در هسته ستاره انجام می.شوند انرژی عظیمی تولید می.کند و همین انرژی از در هم کشیده شدن ستاره و فرو ریختن آن جلوگیری می.کند.

زمانی که ستاره مورد نظر (بسته به جرمش) سوخت خود را در چند میلیون یا چند میلیارد سال مصرف کرد و تمام هیدروژنها به هلیوم تبدیل شدند ستاره وارد مرحله جدید زندگی خود می.شود. در این هنگام ستاره سعی می.کند تا هلیوم تولید شده را به عناصر سنگین.تر همانند آهن تبدیل کند، ولی این واکنشها چندان انرژی زیادی را تولید نمی.کنند تا با گرانش به مقابله بپردازد. سر انجام پس از مدتی گرانش پیروز می.شود و این پایان زندگی یک ستاره است. در این هنگام ستاره نسبت به جرمش می.تواند به سه حالت تبدیل شود: کوتوله سفید ، ستاره نوترونی و سیاهچاله.

پیروزی نهایی گرانش
یک ستاره نوترونی در برابر فشار عظیم گرانش در برابر فشرده شدن مقاومت می.کند. اما اگر باقیمانده هسته پس از انفجار بیش 3 برابر خورشید جرم داشته باشد، آنگاه دیگر شرایط کاملا" متفاوت می.شود. در این شرایط حتی نوترونها از فشار بی وقفه گرانش نمی.توانند در امان باشند. نوترونها در بی خبری هم چنان فشرده می.شوند و هسته ستاره در زیر بار گرانش در فضای خودش از پای در می.آید و از شکل می.افتد و در این صورت جرمی بسیار ترسناک می.شود. یک فرم تاریک که در قلب ستاره.ها قرار داشته است و حال بی وقفه حرکت می.کند و از فضای اطراف خود مواد را می.مکد و آن را به درخشش وا می.دارد. این اجسام گرسنه همان سیاهچاله.ها هستند که در آنها گرانش به پیروزی نهایی رسیده است. هر چیز که به محدوده جادویی آن وارد شود برایش بازگشتی نخواهد بود و نخواهد توانست تا بگریزد و سرانجام آین جسم بلعیده می.شود.

آن سوی تاریکی
لبه سیاهچاله را افق رویداد می.خوانند، زیرا همه رویداد آن سوی آن بر ما پوشیده است و بر ما نامرئی است و فقط تا جایی ما حق مشاهده داریم که افق رویداد وجود دارد. در برخی از سیاهچاله.ها ممکن است شعاع افق رویداد تنها چند کیلومتر باشد. هرگاه ستاره.ای در مداری دوتایی با سیاهچاله.ای قرار گیرد هر از چند گاهی مقداری از گازهای خود را برای سیاهچاله پرتاب می.کند و سپس سیاهچاله آنها را بوسیله تکینگی می.رباید ؛ همانطور که گفته شد تکینگی نقطه.ای است که در آن چگالی بی.نهایت است، در واقع جرم آن بی نهایت است ولی حجم آن بسیار بسیار کوچک است. تکینگی پایان علم است و در این مکان موجودیت فضا و زمان متوقف می.شود و جایگزین آن جرم آشفته و خروشانی می.شود که آن را اسفنج کوانتومی می.نامند.

دانشمندان حدس می.زنند این نقطه جایی باشد که قوانین انیشتین و نسبیت و مکانیک کوانتوم شکسته می.شود. این حوضه چیزی است که کوانتوم گرانشی نامیده می.شود، در این مکان از یافته.های بسیار پیشرفته ریاضی استفاده می.شود. گفته می.شود که تکینگی وجود داشته است که جهان از آن آغاز شده است. در بسیاری از راههای رسیدن یک ستاره به تکینگی یک سیاهچاله فرو می.ریزد و این معکوس بیگ بنگ است. ما نمی.دانیم که در آن سوی افق رویداد چه می.گذرد، شاید در آن سویش جهانی هم چون جهان ما پنهان باشد و شاید حتی این جهان نمونه.ای از جهانهای موازی خود باشد.

سیاهچاله یا فیل سفید

یک سیاهچاله شکار خود را با استتار استادانه خود بدست می.آورد، جایی که از تاریکترین جاهای کیهان است. برای جستجوی یک سیاهچاله اول شما باید یک ستاره مرئی را بیابید که در مدار یک سیاهچاله به دام افتاده است؛ سپس شما باید چگونگی حرکت ستاره را مورد مطالعه قرار دهید. ستاره شناسان به نور ستاره.ای که در مدار یار تاریک خود اسیر است توجه می.کنند. یکی از بهترین نماینده.ها برای این امر ستاره.ای است که v404 گایگنی نامیده می.شود. محاسبات نشان داده است که همدم مستتر v404 دوازده برابر خورشید جرم دارد. البته هنوز مجموع جرم آن بطور کامل مشخص نشده است. اما مدار هر سیاهچاله برای به دام انداخت یک سیاهچاله باید نامرئی باشد. یکی از این سیاهچاله.ها می.توانند در کمین ستاره.ای پنهان شده باشد.

جارو برقی کیهانی
اگر چه سیاهچاله چنان قدرتی دارد که می.تواند تمام اجرام را اعم از غبار و گاز را همانند جارو برقی به درون بکشد، ولی توانایی شکار کردن را ندارد. این چیزی بر خلاف اعتقادات ما است. ولی شاید اگر این موضوع را بدانیم بهتر به درک این مطلب کمک می.کند. اگر ما در جای خورشید خودمان در مرکز منظومه شمسی سیاهچاله.ای با همان جرم قرار دهیم نخواهد توانست زمین را جذب خود کند و فقط ما از نور خورشید محروم خواهیم شد. البته شما می.توانید از زمین خارج شوید و رویدادهای جالبی را تجربه کنید. شما پس از نزدیک شدن به افق رویداد کشیده می.شوید و لاغر به نظر می.آیید، در این صورت شما می.توانید پاهای خود را با طول به اندازه چند کیلومتر بیابید.

پس از ورود به افق رویداد شما به ذرات بنیادی تجزیه می.شوید و در پرده تاریکی از نظرها ناپدید می.شوید. همانطور که گفته شد پس از ورود به افق رویداد شما هرگز دیده نخواهید شد، زیرا زمان اتساع می.یابد و فوتونهای حمل کننده تصویر شما نیز در دام چنین گرانش عظیمی خود را گرفتار می.بینند و بسیار تقلا می.کنند تا بدن شما را ترک کنند و به بیرون روند هر چند که چنین چیزی امکان پذیر نیست، یعنی اگر یک میلیون سال هم تلاش کند نمی.تواند.

قلب تاریکی
بیشتر ستاره شناسان این امر را تصدیق می.کنند که سیاهچاله.های سنگین وزن در مرکز کهکشانهایی همچون راه شیری هستند. آخرین برآوردها نشان می.دهد که اینگونه سیاهچاله را فوق العاده بزرگ یا سنگین می.نامند که در کیهان موجود می.باشند. در دهه 1950 با تلسکوپهای نوری امواج بسیار قوی دریافت کردند و آنها را با تلسکوپهای رادیویی مورد مطالعه قرار دادند. منابع جستجو شده همچون ستاره نورانی بودند و امواج بسیار قوی که آن را با نام " جت " می.شناسیم را از خود ساتع می.کردند. اینها نخستین اجرامی بودند که شناسایی شدند و سپس کوازار یا منابع رادیویی شبه اختری نامگذاری شدند.

کوازارها در قلب فعال کهکشان فعال قرار می.گیرند و گازهای بسیار داغی که به گرد آن به چرخش در می.آیند با سرعتی نزدیک به سرعت نور به چرخش در می.آیند و درخشنده می.شوند. جتهای عظیم ذرات باردار جریان هزار سال نوری هستند که به بالا و پائین فضا راه می.یابند، درست همانند محور چرخها در اتومبیل و همچون موتوری که تمام فعالیتها بطور پنهانی در آن انجام می.گیرد. با این تفاوت که در مرکز کهکشان سیاهچاله بسیار کوچک و فوق العاده چگال و فشرده است. در سیاهچاله.های سنگین.تر گازهای دور آنها با سرعت بیشتری می.چرخند. دانشمندان با تخمینهایی که زده.اند اینگونه کهکشان پنج هزار میلیون برار خورشید جرم دارند.

فرضیه ساخته شدن این کهکشانها و سیاهچاله.هایشان بدین صورت است که می.گوید این کهکشانها از چرخش عظیم ابری از گاز بوجود می.آید که همین ابر پس از مدتی تبدیل به میلیونها و یا میلیاردها ستاره می.شود؛ در مرکز جایی که گازها متمرکز شده است ماده کافی برای ساخته شدن میلیونها و یا میلیاردها ستاره وجود دارد و پس مدتی اینها دست خوش تغییراتی می.شوند که توسط گرانش فرو می.ریزند و سیاهچاله.ای فوق العاده بزرگ را پدید می.آورند. در صورتی که همان حفره ایجاد شده هنوز در مرکز کهکشانها قرار دارد و از گازها مصرف می.کند. پس از مدتی که تمام ستاره.ها را بلعید، سیاهچاله به حالت خاموشی و آرامی فرو می.رود و نسبتا" به آرامی هسته کهکشان را ترک می.کند. این تئوری درست است، زیرا در حال حاضر سیاهچاله.ها در مرکز کهکشانها قرار دارند.

مباحث مرتبط با عنوان

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 500]