نهایت رمبش تا بی نهایت

[*مینا*]

نهایت رمبش تا بی نهایت نگاهی به سرانجام ستارگان پرجرم (سیاهچاله ها) پایان عمر ستارگانی که روزگاری درخشان بودند، زیباست و ما در زیر آسمان شب شاهد هزاران ستاره یی هستیم که روزی خواهند مرد. تولد، عمر و سپس مرگ تمامی ستارگان حاضر در کهکشان ها به نوبه خود شگفت انگیز است و این شگفتی برای مرگ ستارگان پرجرم بسیار بیشتر است. مرگ ستارگان پرجرم باعث تشکیل جرمی شده که همواره تغییری شگرف در فضا و زمان به وجود می آورد و پیامدهای ناشی از آن، آنچنان مهیج است که هنوز فیزیکدان ها را سخت مشغول بررسی های خود کرده است. شروع جدی ماجرا از پیامدهای نظریه نسبیت عام «اینشتین» شروع می شود. «اینشتین» ۱۰ سال پس از مطرح کردن نظریه نسبیت خاص خود، در سال ۱۹۱۵ میلادی نظریه نسبیت عام را با محوریت فضا، زمان و همچنین گرانش مطرح کرد. نظریه نسبیت عام توضیحی برای گرانش اجرام بزرگ مطرح می کرد. یک سال پس از انتشار نظریه نسبیت عام شخصی به نام «کارل شوارتزشیلد» با حل کردن و گسترش روابط ریاضی این نظریه، به صورت نظری به نتیجه یی شگرف رسید که اگر اندازه شعاع یک ستاره که دارای جرمی زیاد است از حدی کمتر شود، نتیجه جسمی می شود که گرانش آن آنچنان قوی است که حتی نور را هم جذب کرده و اجازه عبور به آن را نمی دهد. این پدیده نشان از وجود یک «سیاهچاله» دارد، اما بین سیاهچاله ها و ستارگان آسمان چه روابطی برقرار است؟
به ستاره هایی که کمتر از ۴/۱ برابر خورشید جرم دارند ستارگان کم جرم می گویند که عاقبت، طی فرآیندی طولانی به یک کوتوله سفید تبدیل می شوند. به ستارگانی که بین ۴/۱ تا سه برابر خورشید جرم دارند، ستارگان متوسط می گویند که سرانجام به یک ستاره نوترونی تبدیل می شوند، اما به ستارگانی که بیش از سه برابر خورشید جرم دارند، ستارگان پرجرم گفته می شود. ستاره های پرجرم بعد از به پایان رساندن سوخت وساز و همجوشی هسته یی خود همانند ستارگان متوسط در کثری از ثانیه با یک انفجار عظیم ابرنواختری منفجر شده و به دوران درخشان اولیه خود پایان می دهند. پس، از نظر انفجار نهایی، تفاوتی بین ستارگانی با جرم متوسط یا زیاد وجود ندارد. اما آنچه در این بین قابل توجه است، بازمانده این دو نوع ستاره است.
ستاره ها بعد از پایان یافتن سوخت شان، لایه های خارجی خود را در فضا پرتاب کرده که در نتیجه موجب تشکیل سحابی می شوند. اما پس از نابودی، اکثر جرم این ستاره ها در مرکز و هسته آنها جمع می شود. در واقع هسته ستاره دچار رمبش می شود که دقیقاً به همین سبب مقدار اندکی از ماده سطحی بازمانده ستارگان کم جرم یا متوسط، بسیار سنگین است به طوری که گاهی برابر میلیون ها تن است. اکنون اگر ستاره اولیه مورد نظر دارای جرم زیادی مثلاً ۱۰ برابر خورشید باشد بعد از به پایان رساندن سوخت خود و انفجار ابرنواختری، هسته بازمانده این ستاره پرجرم آنچنان روی خود می رمبد که نه تنها الکترون ها و پروتون ها، بلکه نوترون ها هم به دلیل جرم و فشار گرانشی فوق العاده زیاد روی آن پایدار نمی مانند. در نتیجه این هسته با تجزیه شدن، بسیار فشرده و چگال می شود. امروزه دانشمندان عقیده دارند بازمانده هسته ستارگان پرجرم به صورت مداوم هر لحظه در حال فروریزش روی خود هستند و پیوسته کوچک و کوچک تر می شوند. که در نتیجه در این حالت ماده بسیار زیادی، در فضای بسیار اندکی انباشته می شود. از نظریه نسبیت عام «اینشتین» نتیجه می گیریم که گرانش، نتیجه انحنای فضایی است که توسط ماده به وجود می آید یعنی هرچه ماده بیشتری در یک نقطه متمرکز باشد، بالطبع گرانش آن هم افزون تر است. با این تعریف می توان تصور کرد که بازمانده یک ستاره پرجرم که اینچنین روی خود رمبیده است، دارای چه گرانش فوق العاده یی است.
به چنین چیزی در عالم «سیاهچاله» می گویند. برای درک قدرت گرانش سیاهچاله ها که گفته می شود هیچ چیز، حتی نور هم نمی تواند از دام گرانش آنها فرار کند، به این مثال توجه کنید؛ وقتی گفته می شود سرعت گریز از سطح سیاره زمین ۱۸/۱۱ کیلومتر بر ثانیه است، این به آن معنی است که اگر ما بتوانیم جسمی را با سرعت ۱۸/۱۱ کیلومتر بر ثانیه به سمت آسمان پرتاب کنیم، دیگر این جسم هرگز به زمین باز نخواهد گشت و در فضا سرگردان می شود. مقدار سرعت گریز از سطح زمین دقیقاً رابطه مستقیمی با مقدار جرم و در نتیجه گرانش سیاره زمین دارد. اکنون در مورد سیاهچاله ها، گفته می شود سرعت گریز آنها از سرعت نور بیشتر است. این جمله به این معنی است که هر جسمی که از حدود خاصی در یک سیاهچاله به نام «افق رویداد» بگذرد، برای گریز باید سرعتی بیش از سرعت نور (یعنی بیش از ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه) بگیرد و این امر در سیاهچاله نشان از مقدار ماده زیاد و چگال و در نتیجه گرانش فوق العاده آن دارد. افق رویداد در سیاهچاله ها که همچون کره یی تاریک فرض می شود توسط «کارل شوارتز شیلد» تعیین شد و از این رو به آن «شعاع شوارتز شیلد» هم می گویند. اما آیا سیاهچاله ها با تمام رمز و رازها و شگفتی هایشان، آنچنان خطرآفرین و قدرتمند هستند که همه چیز را در خود ببلعند و نابود کنند؟

امین حمزه ئیان
www.Nutshell.ir روزنامه اعتماد ( www.etemaad.ir ) ستارگان