حقایق جالب در مورد سیاهچاله ها که ذهن شما را متحیر می کند!

سیاهچاله ها یکی از مرموزترین اجرام جهان هستند و تقریباً تمام نور محیط اطراف را در میدان گرانشی قوی خود جذب می کنند. اما چنین رویدادی به این معنا نیست که ستاره شناسان و محققان هرگز نمی توانند آن را رصد کنند.

از زمانی که آلبرت انیشتین با حل معادلات مربوط به نسبیت عام در سال 1915 پس از میلاد/1294 پس از میلاد به وجود سیاهچاله ها پی برد، اخترشناسان و اخترفیزیکدانان به جستجوی آنها پرداختند تا اینکه سرانجام در سال های اخیر توانستیم شواهد مستقیمی از وجود آنها پیدا کنیم.

تا به امروز، محققان توانسته اند رفتار سیاهچاله ها را در بدو تولد توصیف کنند و ویژگی های آنها را درک کنند. اخترشناسان همچنین می‌دانند که سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم در قلب کهکشان‌ها زندگی می‌کنند و برخی از آن‌ها مقدار زیادی از مواد اطراف خود را می بلعند و باعث انفجارهایی می‌شوند که هزاران سال نوری در فضا طول می‌کشد.

در سال 2019/1398، تلسکوپ افق رویداد (EHT) اولین تصویر مستقیم از سیاهچاله مرکزی کهکشان M87 را ثبت کرد. همین امسال، ستاره شناسان با این تلسکوپ موفق شدند به دستاورد بزرگی دست یابند و تصویری از سیاهچاله مرکزی کهکشان ما ثبت کنند. تصویر گرفته شده از آلفا قنطورس یکی از بزرگترین اهداف ستاره شناسان و فیزیکدانان بود.

سیاهچاله چیست؟

آلبرت اینشتین با نظریه نسبیت عام خود توانست برای اولین بار وجود سیاهچاله ها را پیش بینی کند. او همچنین کشف کرد که ماده می تواند تار و پود فضا-زمان را خم کند و بر آن تأثیر بگذارد. قبل از معرفی نسبیت، ستاره شناسان فکر می کردند که فضا جایی است که پدیده های جهان رخ می دهد. اما اینشتین دوباره تعریف کرد که جمله و فضا نقش بزرگی در رویدادهای طبیعی دارد.

جان ویلر فضا را به ساده ترین شکل ممکن توصیف کرد: “فضا باعث حرکت جرم و جرم باعث خمیدگی فضا می شود.” اگر بخواهیم تصویری از فضا-زمان داشته باشیم، می‌توانیم پارچه‌ای را تصور کنیم که چند توپ با وزن‌های مختلف روی آن قرار دارد. همانطور که یک توپ بسکتبال این پارچه را بیشتر از یک توپ تنیس خم می کند، یک ستاره بیشتر از یک سیاره پارچه فضا-زمان را خم می کند.

سیاهچاله ها فضا-زمان را به گونه ای خم می کنند که هر ماده عبوری منحرف می شود. اما همانطور که این توصیفات به ما می گوید، سیاهچاله ها واقعاً مانند ستارگان و سیارات «جرم» نیستند. بهتر است آنها را «رویدادهای مکانی-زمانی» بنامیم.

سیاهچاله ها چگونه متولد می شوند؟

تولد سیاهچاله ها یکی از مراحل زندگی ستارگان بسیار پرجرم است. زمانی که این ستارگان در میانه زندگی خود هستند، دوره ای که به دنباله اصلی معروف است، هیدروژن درون خود را می سوزانند و آن را به هلیوم تبدیل می کنند. این همجوشی هسته ای فشاری به بیرون برابر با فشار گرانش به سمت داخل ایجاد می کند و ستاره را در حالت تعادل نگه می دارد.

  ناسا سرانجام امسال خاموش کردن دو فضاپیمای وویجر را آغاز خواهد کرد

هنگامی که سوختن هیدروژن ستاره کامل می شود، این فشار خارجی نیز کاهش می یابد و ستاره تحت گرانش خود فرو می ریزد. با این کار لایه های بیرونی ستاره بزرگتر شده و یک غول قرمز ایجاد می شود. لایه‌های بیرونی سپس در فضا پراکنده می‌شوند و تنها هسته آن ستاره که به عنوان کوتوله سفید شناخته می‌شود، باقی می‌ماند. این مسیر زندگی ستارگان کم جرم است.

how black holes are born 1657911747 قطب آی تی

اما زمانی که ستارگان پرجرم هلیوم خود را از دست می دهند و روی خود فرو می ریزند، فشار کافی برای تولید عناصر سنگین تر ایجاد می شود. این روند با تولید آهن در هسته ستاره ادامه می یابد.

ستاره ها نمی توانند عناصری سنگین تر از آهن بسازند، بنابراین یک انفجار ابرنواختری رخ می دهد که تمام لایه های ستاره را به فضای اطراف پرتاب می کند و تنها هسته آن باقی می ماند. اما در برخی از ستارگان پرجرم تر، این فروپاشی متوقف می شود و آنقدر متراکم می شود که وزن یک قاشق چای خوری از آن به 4 میلیارد تن می رسد. چنین جرمی به عنوان ستاره نوترونی شناخته می شود.

البته در مورد اکثر ستارگان پرجرم این اتفاق نمی افتد و هیچ یک از این پدیده ها نمی توانند فروپاشی گرانشی ستاره را متوقف کنند و در نهایت سیاهچاله هایی به جرم یک ستاره ایجاد می شوند.

حقایقی در مورد سیاهچاله ها

در ادامه این مقاله به پنج حقیقت علمی جالب در مورد سیاهچاله ها می پردازیم که احتمالاً از آنها نمی دانستید.

1. خورشید ما هرگز سیاهچاله نخواهد شد

در حدود 4.5 میلیارد سال، ستاره ما هیدروژن تمام می شود و منبسط می شود تا به یک غول سرخ تبدیل شود. لایه های بیرونی خورشید تا رسیدن به مدار مریخ منبسط می شوند و تمام سیارات درونی از جمله زمین را در بر می گیرند.

اما چون ستاره ما در مقایسه با سایر ستارگان کم جرم است، مسیر تکاملی ستارگان عادی را دنبال می کند و در نهایت به یک کوتوله سفید تبدیل می شود.

2. سیاهچاله های کلان جرم در مرکز کهکشان ها قرار دارند

جرم سیاهچاله هایی با جرم ستارگان 3 تا 10 برابر جرم خورشید است، اما سیاهچاله های پرجرم میلیون ها یا حتی میلیاردها برابر جرم خورشید هستند. البته سیاهچاله های با اندازه متوسط ​​نیز وجود دارند، اما یافتن آنها تا کنون دشوار بوده است.

  اپل احتمالا در رویداد WWDC از دو مک جدید رونمایی خواهد کرد

از آنجایی که هیچ ستاره طبیعی به این جرم وجود ندارد که بتواند سیاهچاله های پرجرم ایجاد کند، وجود آنها تا به حال برای اخترفیزیکدانان معمایی بوده است. البته، آنها فرض می کنند که چنین اجسامی توسط سلسله مراتبی از سیاهچاله ها که با هم ادغام می شوند ایجاد شده اند.

eso2208 eht mwd قطب آی تی
تصویر سیاهچاله مرکزی کهکشان راه شیری (Sgr A) و M87

محققان فرض می کنند که سیاهچاله هایی با جرم مساوی ادغام می شوند و سیاهچاله های بزرگ تری را تشکیل می دهند. البته آنچه تا به امروز به خوبی می دانیم این است که سیاهچاله های کلان جرم در مرکز کهکشان ها زندگی می کنند.

3. نور نمی تواند از سیاهچاله ها فرار کند

وقتی به یک سیاهچاله نزدیک می شوید، اولین مرزی که در اطراف این تکینگی می بینید، افق رویداد است. افق رویداد حدی است که از آن ورای آن اثر گرانشی سیاهچاله چنان قوی می شود که حتی نور نیز نمی تواند از آن فرار کند.

1 1fWziqnb010P9Qay8GeimQ قطب آی تی

این ویژگی سیاهچاله ها باعث می شود آنها برای ما نامرئی باشند و نوری از آنها منعکس نشود. اگر سرعت فرار را خوب درک کنید، دلیل آن را نیز خواهید فهمید. اگر جسمی بخواهد از میدان گرانشی یک جرم فرار کند، باید به سرعت معینی برسد. این سرعت فرار برای میدان گرانشی زمین تقریباً 11.5 کیلومتر بر ثانیه است.

هر چه میز سنگین تر باشد، سریعتر بیرون می آید. اکنون می دانیم که میدان گرانشی یک سیاهچاله آنقدر زیاد است که حتی نوری که با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند نمی تواند از آن فرار کند.

4. قوانین فیزیک در مرکز سیاهچاله ها کار نمی کنند

وقتی جواب یک معادله به بی نهایت میل می کند، فیزیکدانان از خود می پرسند که آیا چیزی در این محاسبات گم شده است یا اصلاً معلوم نیست. تا به امروز، تمام محاسباتی که محققان برای اندازه گیری تکینگی مرکز یک سیاهچاله انجام می دادند با پاسخ های ناشناخته ای به پایان می رسید.

چنین اتفاقی نشان می دهد که نباید به تکینگی به عنوان یک موقعیت فیزیکی نگاه کرد. تکینگی نقطه ای است که حجم ماده به قدری کوچک شده است که در مرکز آن چگالی بی نهایت ایجاد می کند و فضا-زمان را به شدت خم می کند.

البته بهتر است بگوییم که قوانین فیزیک مدرن از توصیف چنین پدیده ای عاجز هستند و ما به فیزیک جدیدتری برای آن نیاز داریم. علاوه بر این، برای توضیح چنین پدیده ای به ترکیب دو نظریه مهم امروزی نیاز داریم، نسبیت عام که برای توصیف جهان در ابعاد کیهانی استفاده می شود و مکانیک کوانتومی که جهان زیراتمی را توصیف می کند، سازگار نیستند و با هم ترکیب نمی شوند. تا امروز.

  اینتل شرکت تراشه Tower را به قیمت 5.4 میلیارد دلار خریداری کرد

تا زمانی که یک نظریه کوانتومی گرانش نداشته باشیم، نمی توانیم گرانش را در مقیاس بسیار کوچک مانند سیاهچاله ها توصیف کنیم.

5. اگر در سیاهچاله بیفتیم چه؟

فرض کنید یک فضانورد به یک سیاهچاله نزدیک می شود. تا زمانی که این فضانورد به افق رویداد برسد، به احتمال زیاد چیزی از بدن او باقی نخواهد ماند و اگر این کار را انجام دهد، در مرکز سیاهچاله ناپدید می شود، جایی که ما نمی دانیم چه خبر است.

البته، حتی قبل از رسیدن فضانورد به افق رویداد، زندگی او توسط “رویدادهای آشفتگی جزر و مد” تهدید می شود. این نیروهای گرانشی یا جزر و مدی آنقدر قوی هستند که سیاهچاله ها می توانند ستاره ها را از هم جدا کنند.

ASYSK1121 01 قطب آی تی

با نزدیک شدن فضانورد به سیاهچاله، قسمتی از بدن او که به سیاهچاله نزدیکتر است تحت تأثیر این نیروها قرار می گیرد و همزمان در جهتی عمود بر آن فشرده می شود. این فرآیندی است که در بین اخترشناسان به عنوان اسپاگت‌سازی شناخته می‌شود و آنقدرها هم که به نظر می‌رسد سرگرم‌کننده نیست!

اگر گروهی از فضانوردان سقوط دوست فضانورد خود را از داخل سفینه خود تماشا کنند، هرگز او را از افق رویداد نخواهند دید. از آنجایی که نور هرگز نمی تواند از افق رویداد بگریزد، آنها هرگز دوست خود را نمی بینند که از آن مرز عبور کند و او برای مدت بسیار طولانی در آنجا دیده می شود.

چیزهایی که درباره سیاهچاله ها نمی دانیم

یکی از مهم‌ترین سؤالات کیهان‌شناسی امروز این است که در مرکز سیاه‌چاله‌ها، در این تکینگی اسرارآمیز چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا سیاهچاله ها می میرند؟ و اگر این اتفاق می افتد، چرا و چگونه؟

استیون هاوکینگ قبل از مرگش در سال 2018/1397 متوجه شد که سیاهچاله ها چیزی از خود را به فضا منتشر می کنند و به عبارت دیگر “تبخیر” می شوند. او توضیح داد که پس از مدت ها، شاید حتی بیشتر از عمر کیهان، سیاهچاله ها تشعشعات فروسرخ ساطع می کنند که بعدها به تابش هاوکینگ معروف شد.

البته چنین اتفاقی منجر به موردی به نام پارادوکس هاوکینگ می شود. طبق قوانین مکانیک کوانتومی، اطلاعات از بین نمی روند، اما باید برای ماده ای که این اطلاعات را به سیاهچاله منتقل کرده است، اتفاقی افتاده باشد.

تا به امروز، مطالعات زیادی برای درک این پدیده انجام شده است، اما این مطالعات باید ادامه یابد تا اطلاعاتی را که امروزه در مورد سیاهچاله ها نداریم، به دست آوریم.

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت توسط reCAPTCHA و گوگل محافظت می‌شود حریم خصوصی و شرایط استفاده از خدمات اعمال.