سين مثل سياهچاله

[مسافر007]

سياهچاله‌ها به قدري متراكمند كه اگر كل كره ي زمين قطرش به 0.9 سانتيمتر تقليل يابد اما جرمش ثابت بماند به يك سياهچاله تبديل مي‌گردد. در واقع اگر هر جسم را به اندازه شعاع شوارتز شيلد منقبض كنيم آن جسم به يك سياهچاله تبديل مي‌شود.
در سال 1916 (ميلادي)، ستاره شناس آلماني كارل شوارتز شيلد شواهدي يافت كه نشانگر يك سياهچاله كروي بود. او نشان داد كه اگر جرم يك ستاره در ناحيه اي به اندازه كافي كوچك متمركز شود، ميدان گرانشي در سطح ستاره چنان قوي مي‌شود كه حتي نور توان گريز از آن را ندارد و اين همان چيزي است كه هم اكنون سياهچاله مي‌ناميم.
بر طبق تعريف، هرگاه يك جسم شعاعش از شعاع شوارتز شيلد خودش كمتر شود به يك سياهچاله تبديل شده‌است.


حال بياييد از زاويه ديگري به بررسي اين موضوع بپردازيم. يك سياهچاله اغلب شي‌اي تعريف مي‌شود كه سرعت گريز آن حتي از سرعت نور بيشتر است. سرعت گريز حداقل سرعت ممكن براي يك جسم است تا بتواند از ميدان گرانشي جسمي ديگر فرار كند. براي درك بهتر موضوع تصور كنيد روي سطح يك سياره ايستاده‌ايد و سنگي را مستقيما به بالا پرتاب مي‌كنيد. فرض كنيد كه سنگ را با قدرت زيادي پرتاب نكرده باشيد سنگ براي مدتي بالا خواهد رفت اما در نهايت به خاطر گرانش سياره پايين خواهد افتاد. اگر سنگ را به اندازه كافي محكم پرتاب كنيد سنگ ممكن است از گرانش سياره بگريزد در اين حالت سنگ براي هميشه به بالا رفتن ادامه خواهد داد. سرعتي كه نياز است با آن سنگ را پرتاب كنيد تا از گرانش سياره بگريزد سرعت گريز ناميده مي‌شود. براي مثال سرعت گريز براي خورشيد 660 كيلومتربر ثانيه‌است. بدين ترتيب هر چه جرم افزايش مي‌يابد و شعاع كاهش مي‌يابد و به طور كلي هرچه جسم چگال‌تر باشد سرعت گريز نيز افزايش مي‌يابد. به راحتي مي‌توان حدس زد كه سرعت گريز براي يك سياهچاله با جرمي حدود چند ميليون برابر خورشيد چقدر است.

اگر تابعي در يك نقطه تعريف نشده باشد يعني در آن نقطه پيوسته نباشد، اين تابع در آن نقطه تكينگي دارد. به مركز يك سياهچاله كه تمام جرم سياهچاله آنجا متراكم شده و چگالي آنجا بي‌نهايت است نيز تكينگي گفته مي‌شود و اين امر به همان دليل رياضي است چون سياهچاله را ستاره اي در نظر مي گيريم كه تمام جرم آن پس از رمبش در حجمي در حد صفر متراكم شده (يعني به سمت صفر ميل مي‌كند) كه باعث مي‌شود چگالي بي نهايت بشود و يك ناپيوستگي و تكينگي در آن نقطه از فضا بوجود آيد. مطمئنا سرعت گريز سياهچاله‌ها بيشتر از سرعت نور است در نتيجه هيچ چيز نمي‌تواند از آن فرار كند.
در اطراف تكينگي كره فرضي به نام افق رويداد وجود دارد كه «نقطه بدون بازگشت» را مشخص مي‌كند. مرزي كه هرچيزي كه از آن عبور كند به ناچار به سمت تكينگي هدايت مي‌شود. رفتار تكينگي اصلا قابل توصيف و درك نيست. به همين دليل راجر پنروز و همكارانش قانوني به نام قانون مراقبت كيهاني پيشنهاد دادند كه بر اساس آن تكينگي عريان (تكينگي بدون افق رويداد) وجود ندارد. يعني همه تكينگي‌ها بايد بوسيله يك افق رويداد پوشيده شده باشند چون يك تكينگي عريان مي‌تواند تمام جهان را به طور بي قاعده و غيرقابل پيش بيني تحت تاثير قرار بدهد.
برطبق نسبيت عام فضاي اطراف افق رويداد به شدت تاب برمي دارد.مقدار تاب برداشتن به جرم سياهچاله بستگي دارد و هر چه جرم بيشتر باشد مقدار آن بيشتر خواهد بود. از آنجاييكه سياه چاله هيچ نوري از خود بيرون نمي دهد تنها براساس همين تغيير فضاي اطراف آن است كه ما مي توانيم وجود آنرا بطور غيرمستقيم رديابي كنيم. درواقع مابا مشاهده اثر آن بر مواد بيرون از افق رويداد مي توانيم تاحدودي آنرا تشخيص دهيم. سياهچاله مواد اطراف خود را به شدت جذب مي كند واين مواد جذبي قبل از برخورد با آن به دليل سرعت سقوط فوق العاده زياد پرتوهاي ايكس گاما و امواج راديويي گسيل مي كنند.
اين گمان وجود دارد كه در مركز كهكشانها سياهچاله هاي ابر سنگين وجود داشته باشد. نحوه حركت ابرهاي گازي وشدت پرتوهاي ارسالي از مركز كهكشان خودمان از دلايل وجود چنين سياهچاله هايي است. بررسي سرعت ستاره‌هاي نزديك به مركز كهكشان راه شيري كه امروزه توسط تلسكوپ‌هابل قابل انجام است، بيانگر اين واقعيت است كه جرم هسته كهكشان بسيار بزرگ بوده كه در يك ناحيه كوچك قرار دارد اين نمونه مي‌تواند وجود سياهچاله در مركز كهكشان‌ها را مورد تاييد قرار دهد. همچنين مشاهده اشعه گاما متغيير را مي‌توان به عنوان شاهدي دال بر قبول سياهچاله ابرجرم‌دار در مركز كهكشان‌ها دانست.

جسمي كه سياهچاله شد، ديگر تا ابد سياهچاله خواهد بود. تنها تغيير مهمي كه مي‌تواند در سياهچاله رخ بدهد، افزايش يافتن جرم آن بر اثر بلعيدن مواد مختلف است.

از ديد نظري، سياهچاله مي‌تواند تبخير شود. اين موضوعي است كه نخستين بار استفان هاوكينگ به آن پي برد. پديده‌هايي در عرصه‌ي مكانيك كوانتومي وجود دارند كه مي‌توانند باعث شوند سياهچاله پرتوهايي از خود گسيل كند. همين موضوع باعث مي‌شود كه سياهچاله انرژي از دست بدهد و بنابر فرضيه‌ي اينشتين، از دست دادن انرژي معادل است با كاهش جرم.
پس سياهچاله مي‌تواند لاغر هم بشود. البته اين تابش هاوكينگ بسيار ضعيف است. به عنوان مثال، سياهچاله‌اي كه به اندازه‌ي خورشيد جرم داشته باشد، 1067 سال طول مي‌كشد تا تبخير شود در حالي كه اين مقدار بسيار بيشتر از عمر كنوني عالم است.

منبع:هوپا