سیاه‌چاله‌ها

اجسامی شگفت که ««چاندراسخار»» آن‌را کاملترین اجسام «بزرگ‌مقیاس‌ جهان» نامیده و گفته بود:- تنها عناصر به‌ کاررفته در ساخت سیاه‌چاله‌ها، مفاهیم فضا و زمان هستند. بدون توجه به اینکه آنها چقدر بزرگند.یک سیاه‌چاله می‌تواند جرمی معادل ۱۰ برابر جرم خورشید و شعاعی تنها ۱۰ تا ۵۰ کیلومتر داشته باشد. اخترفیزیک‌دانان اکنون حدس می‌زنند که میلیون‌ها سیاه‌چاله از این نوع در کهکشان ما وجود دارد. سیاه‌چاله‌های غول‌پیکری نیز در مرکز کهکشان‌ راه‌شیری و کهکشان‌های دیگر نیز وجود دارند که برخی از آن‌ها دارای قطری معادل قطر منظومه‌ی شمسی و جرمی معادل چند میلیارد برابر جرم‌های خورشیدی هستند. نظریه‌پردازان همچنین تصور می‌کنند تعداد بسیار زیادی از سیاه‌چاله‌های مینیاتوری به اندازه یک اتم و جرم یک کوه در کیهان تجمع دارند.سیاه‌چاله‌ها علی‌رغم این تنوع، جزء ساده‌ترین اجسام جهان‌اند. یک سیاه‌چاله‌ می‌تواند به بزرگی منظومه‌ی شمسی یا کوچکی یک اتم یا هر اندازه‌ای در این میان باشد:رفتار آن تنها به جرم و سرعت چرخشی (و بار الکتریکی که در این مورد عموماً کوچک است) بستگی دارد. گرچه آن‌ها معمولاً بزرگ‌ مقیاس‌اند، اما به لحاظ فیزیکی به صورت ذرات بنیادی دارای جرم، اسپین و بار مشخصه‌بندی می‌شوند. سیاه‌چاله‌ها مانند سیاره‌ها از صخره‌ها یا مانند ستاره‌ها از گازهای داغ ساخته‌ نشده‌اند. آنها به قول مارتین ریس، از مصالح خود فضا ساخته شده‌اند. این سادگی بنیادی بود که چاندراسخار را مجذوب خود ساخته بود.نظریه‌ی سیاه‌چاله تا این مرحله از نظریه‌ی نسبیت عام نتیجه می‌شود که شدت گرانشی درون حفره را توصیف می‌کند. نظریه‌ بیان می‌دارد که میدان گرانشی داخل حفره آن‌قدر قوی است که هر چیز از جمله نور اگر از یک شعاع بحرانی به نام ««افق‌ رویداد»» به آن نزدیک‌تر شود، داخل حفره افتاده و برای همیشه از دست می‌رود. یک سفینه‌ی فضایی می‌تواند با احتیاط، درست بیرون افق رویداد گردش کند اما داخل سیاه‌چاله، فضای امنی جهت کاوش نیست. یک فضانورد بی‌پروا که از افق رویداد عبور می‌کند هرگز قادر به گریز نخواهد بود و حتی نمی‌تواند مشاهدات خود را به بیرون مخابره کند چرا که نور و همه‌ی انواع علامت‌های دیگر درون حفره محصور شده‌اند.نسبیت عام همه چیز درباره‌ی سیاه‌چاله‌ها را به جز وضعیت فیزیکی مرکز آن بازگو می‌کند. طبق نظریه‌ی نسبیت، نقطه‌ای به نام ««تکینگی»» وجود دارد که چگالی و خمش فضازمان در آن‌جا بی‌نهایت است. فیزیک‌دانان نظری با بی‌نهایت‌ها بیگانه‌اند چرا که اعداد درستی از آن‌ها حاصل نشده و احتمالاً نقصی را در کارکردهای نظریه‌ آشکار می‌سازند.هاوکینگ و راجر پنروز (یاری‌دهنده‌ی چاندارسخار) که گاهی اوقات همکار یکدیگر بودند، مسئله‌ی تکینگی‌های سیاه‌چاله‌ را در طول دور‌ه‌ای از ۱۹۶۵ تا ۱۹۷۰ تعریف کردند. هاوکینگ و پنروز در کار تیمی موفق بودند. هاوکینگ شهود فیزیکی نافذی داشت، در حالی‌که پنروز در ریاضی نسبیت عام استاد بود. قابلیتی که هاوکینگ فاقد آن است. پنروز به عنوان یک راه‌حل برای مسئله،‌ اصل ««سانسور کیهانی»» را پیشنهاد کرد:تکینگی سیاه‌چاله، سانسور می‌شود. چرا‌که تکینگی طبق توضیح هاوکینگ «محبوبانه‌ی پنهان» است. رویت تکینگی‌های سانسور نشده ««عریان»» برای ناظران بیرونی از طریق افق رویداد قدغن شده است.هاوکینگ، پنروز و دیگران، نظریه‌ی سیاه‌چاله‌ها را در دهه‌ی ۱۹۶۰ ارائه کردند، پیش از این‌که هیچ‌گونه مشاهداتی در مورد وجود آن‌ها گزارش شود. ‌آن‌گاه در اوایل دهه‌ی ۱۹۷۰ این فرض مطرح شد که یک شی‌ء گسیل‌کننده پرتو X به نام سیگنوس X-1، واقع در صورت فلکی سیگنوس، سیاه‌چاله‌ای جفت شده با یک ستاره‌ی پرجرم است. به نظر می‌آمد که سیاه‌چاله، گاز ستاره‌ را جذب کرده و آن را تا مرحله‌ی گسیل پرتوهای X گرم می‌کند. (هنگامی‌که گاز وارد میدان گرانشی شدید سیاه‌چاله‌ها می‌شود، انرژی گرانشی خود را از دست داده و هم‌زمان گرم‌تر می‌شود به این معنا که انرژی گرمایی به دست می‌آورد. هاوکینگ و اخترفیزیک‌دانان دیگر در ۱۹۷۴ در حدود ۸۰ درصد مطمئن بودند که سیگنوس X-1 در واقع یک سیاه‌چاله است. هاوکینگ به عنوان «تضمین» با همکارش در کلتک، کیپ ثورن شرط بست که سیگنوس X-1 پناهگاه یک سیاه‌چاله نیست.تضمین هاوکینگ در صورتی‌که شرط را می‌برد، اشتراک ۴ ساله‌ی مجله‌ی بریتانیایی پرایویت ‌آ‌ی بود.ثورن در صورت برد اشتراک یک‌ساله‌ی مجله‌ی پنت‌هاوس را به دست می‌آورد. در ۱۹۹۰ اطمینان در مورد سیاه‌چاله‌ی سیگنوس X-1 تا ۹۵ درصد افزایش یافت و هاوکینگ از روی خوشحالی شرط را پرداخت.شناخته‌شده‌ترین دستاورد هاوکینگ در اخترفیزیک، نظریه‌ای است که تا حدی با سیاهی سیاه‌چاله‌ها در تناقض است.طبق توضیح هاوکینگ، «سیاه‌چاله‌ها خیلی سیاه نیستند». سازوکاری که سیاه‌چاله‌ها از طریق آن سیاهی خود را از تن بیرون می‌کنند، به مفهومی ارتباط دارد که دیراک مطرح کرد و بر مبنای آن الکترون‌ها دارای شرکای ضد الکترونی خود به نام پوزیترون‌اند. الکترون و پوزیترون هنگام برخورد، یکدیگر را نابود کرده و فوتون‌های پرتو گاما تولید می‌شود.عکس این فرایند یعنی تولید جفت‌ الکترون‌-‌پوزیترون از فوتون‌های گامای ناشی از یک منبع انرژی مناسب نیز امکان‌پذیر است.نظریه‌ی کوانتوم، نسخه‌ دیگری از فرآیند دوم را مجاز می‌دارد که به قول فیزیک‌دانان «برخلاف ادراک مستقیم» یا به عبارتی عجیب و خارق‌العاده است. انرژی مورد نیاز برای تولید زوج الکترون‌-‌پوزیترون می‌تواند از فضای خالی یا همان خلاء «قرض» گرفته شود به شرطی‌که نابودی الکترون‌-‌پوزیترون متعاقب آن، این «قرض» انرژی را جبران کند.مجموعه‌ی برهم‌کنش‌ها برای الکترون با بار منفی و پوزیترون با بار مثبت، در ابتدا شامل تولید جفت است. یعنیانرژی = الکترون + پوزیترونکه بلافاصله با نابودی جفت دنبال می‌شود.الکترون + پوزیترون = انرژیاصل عدم قطعیت‌ هایزنبرگ، چگونگی وقوع این رویداد را نشان داده و محاسبه مدت زمان پیش از نابودی الکترون و پوزیترون را امکان‌پذیر می‌سازد. داستان مشابهی را می‌توان برای هر نوع ذره‌-‌ضد‌ ذره دلخواهی باز گفت. ذرات و ضد ذرات درگیر در این فرآیندِ تولید و نابودی جفت،‌ «مجازی» نامیده می‌شوند چرا‌که نمی‌توان آن‌ها را از طریق آشکارسازی ذرات به صورت مستقیم مشاهده کرد.ایده هاوکینگ این بود که اگر جفت مجازی در مجاورت سیاه‌چاله‌ تولید شوند،‌ واقعی شده و یکی از آن‌ها مشاهده‌پذیر خواهد بود. یکی از آن‌ها جذب حفره شده و به یک ذره‌ یا ضد ذره واقعی تبدیل می‌شود. در حالی‌که دیگری که آن‌ هم واقعی است، می‌تواند بگریزد و به صورت تابش گسیلی دیده شود. حفره تا محدوده‌ای که این گسیل‌ها رخ می‌دهند، سیاه نیست. برای خلق جفت ذره‌-‌ضد ذره انرژی مورد نیاز است که از میدان گرانشی سیاه‌چاله تأمین می‌شود.همزمان با کاهش انرژی میدان، اندازه‌ی حفره نیز کاهش می‌یابد و احتمالاً از طریق یک انفجار عظیم با قدرت میلیون‌ها بمب هیدروژنی ناپدید می‌شود.با وجود این سیاه‌چاله‌ها تقریباً سیاه‌اند. گسیل تابش سیاه‌چاله که «تابش هاوکینگ» نامیده می‌شود، فرایندی بسیار کند است. طبق نظریه‌ی هاوکینگ،‌ زمان مورد نیاز برای تبخیر کل جرم سیاه‌چاله‌ای به جرم خورشید، در حدود ۱۰ به توان ۶۵ سال تخمین زده می‌شود.عمر جهانی‌که مشاهده‌ می‌کنیم، بسیار کمتر از این مقدار است: تقریباً ۱۰ به توان ۱۰ سال.
این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)
تیتان

یک چند سالی است که سر به هوا شدیم و از بد حادثه به نجوم گرفتار

نظر دادن

کانون نجوم زاوش در یک نگاه

  باشگاه نجوم کانون علوم در فرهنگسرای بهمن از سال 1379 با تشکیل کلاسهای آموزشی در دوره های مقدماتی و متوسطه برای گروههای سِنّی مختلف شروع به کار نمود. فعالیت رشته نجوم از همان سال 1379 به دبیری آقای مهندس عتیقی شروع شد و از ابتدای نیمه دوم سال 1381 با فراخوانی دوباره اعضاء، باشگاه شکل گرفت و از اواخر سال 1381 با نام «باشگاه نجوم زاوُش» رسمیت بیشتری یافت، و بیش ازگذشته با جدیت تمام به برنامه های نجومی پرداخت. چنانچه تا کنون 23 نشست علمی در زمینه های مختلف علم نجوم برگزارکرده است.   از سال  1384هم باشگاه نجوم به دبیری بنده مرحله جدیدی را شروع کرده است. و اکنون یکی ازفعالترین باشگاههاست. اما در این بین با برگزیدن اهدافی  بر آنست که روح جستجوگری در افرادعلاقه مند به نجوم اغناء شود و مسیر زندگی عادی تنوع بیشتری یابد.  

دبیر کانون نجوم زاوش

علیرضا ولیاری

فعالیت های کانون

از جمله خدماتی که در کانون نجوم زاوش ارائه می گردد،می توان به جلسات هفتگی اشاره نمود که روز یکشنبه هر هفته برگزارمیگردد. و برگزاری نشستهای علمی رصد رویدادهای نجومی "کسوف،گذر سیارات..." اجرای شب های رصدی برگزارنمودن شامگاه های رصدی رصد هلالهای ماه های قمری بر روی برج نجومی و...   

علیرضا  ولی یاری