سیاهچاله به زبان ساده
سیاهچاله به زبان ساده
فرضیه سیاهچاله حتی در میان شگفت انگیزترین پیشرفت های اخیر اختر فیزیک نظری موقعیت برجسته ای دارد. قرن بیستم زمانی بود که کشفیات خارق العاده در فیزیک و اختر شناسی همواره به کشفیات دیگری که خارق العاده تر بودند، منجر گردیده است. در عین حال آنها دوره دیگری را در گسترش علوم طبیعی مشخص می سازند. تعداد کمی از این کشفیات از نظر جذابیت با فرضیه سیاهچاله‌ها قابل قیاس هستند. چنین عجیب به نظر می آید که در فضا سوراخ و در سوراخ سیاهچاله ها وجود داشته باشند !
طبق نظریه نسبیت عام ، نیروهای گرانشی از خواص فضا هستند. مسئله قابل توجه فقط این نیست که جسمی در فضا وجود دارد بلکه این جسم مشخص کننده هندسه فضای اطرافش می باشد. انیشتین در این مورد می گوید: همیشه عقیده بر این بوده اگر تمام ماده جهان معلوم شود، زمان و فضا باقی می مانند، در حالی که نظریه نسبیت تاکید می کند که زمان و فضا نیز همراه با ماده نابود می گردند. بنابراین ، جرم با فضا ارتباط دارد.
هر جسمی باعث می شود که فضای اطرافش انحنا پیدا کند. ما به سختی متوجه چنین انحنایی در زندگی خود می شویم، زیرا با جرم های نسبتا کوچکی سروکار داریم. ولی در میدان های گرانشی بسیار قوی ، مقدار انحنا ممکن است قابل توجه باشد. تعدادی از رویدادهایی که اخیرا در فضا مشاهده شده اند، نشان می دهند که احتمال تمرکز مقادیر جرم در بخش های کوچکی از فضا وجود دارد. اگر ماده ای با جرم معین به اندازه ای متراکم شود که به حجم کوچکی تبدیل گردد و آن حجم برای چنین ماده‌ای بحرانی باشد، ماده تحت تاثیر گرانش خود شروع به انقباض می نماید. با انقباض بیشتر ماده ، فاجعه گرانشی گسترش می‌یابد و آنچه که فرو ریختن گرانشی نامیده می شود، آغاز می گردد. تمرکز ماده در این فرآیند افزایش می یابد و طبق نظریه نسبیت ، انحنای فضا نیز به تدریج بیشتر می گردد.
سرانجام لحظه ای فرا می رسد که هیچ پرتوئی از نور ، ذره و نشانه فیزیکی دیگر نمی تواند از این قسمت که دچار فروریختن جرم شده ، خارج گردد. این جسم به عنوان سیاهچاله شناخته شده است. شعاع جسم در حال فرو ریختن که به یک سیاهچاله تبدیل می گردد، شعاع گرانشی نامیده می شود. این شعاع برای جرم خورشید سه کیلومتر و برای جرم زمین 9/0 سانتی متر است.
اگر خورشید در اثر انقباض به کره‌ای با شعاع سه کیلومتر تبدیل شود، به صورت یک سیاهچاله در می آید. گرانش در سطح جسمی که شعاعش با شعاع گرانشی جرم آن برابر می باشد، فوق‌العاده شدید است. برای غلبه بر نیروی گرانشی لازم است سرعت فرار افزایش یابد، که مقدار آن بیشتر از سرعت نور می باشد. طبق نظریه خاص نسبیت که اکنون قابل قبول است، در جهان هیچ چیز نمی تواند با سرعت بیشتر از سرعت نور حرکت کند. به همین دلیل سیاهچاله ها اجازه نمی دهند هر چیزی از آنها خارج گردد.
از سوی دیگر ، سیاهچاله می تواند ماده را از فضای اطراف به درون خود ببلعد و بزرگتر شود. برای توضیح تمام پدیده هایی که مربوط به سیاهچاله می شوند، فرضیه عام نسبیت لازم می باشد. بر اساس این نظریه ، گذشت زمان در میدان گرانشی قوی آهسته می باشد. برای ناظری که در خارج سیاهچاله قرار دارد، افتادن یک جسم به درون سیاهچاله مدت طولانی متوقف می گردد. در چنین حالتی ناظر فرضی در ارتبط با عمل انقباض واقعا تصویر کاملا متفاوتی را مشاهده خواهد نمود. ناظر در حالی که در ظرف مدت محدودی به شعاع گرانشی می رسد، سقوطش ادامه می یابد، تا آنکه به مرکز سیاهچاله برسد. ماده در حال فروریختن ، پس از گذشتن از شعاع گرانش به انقباض ادامه می دهد. طبق اختر فیزیک نظری جدید ممکن است سیاهچاله ها مرحله پایانی زندگی ستارگان جسیم باشند.
مادامی که یک منبع انرژی در ناحیه مرکزی ستاره فعالیت می نماید، درجات حرارت بالا باعث انبساط گاز و جدا شدن لایه های بالائی آن می شود. در عین حال ، نیروی گرانشی عظیم ستاره این لایه ها را به سوی مرکز می کشاند. پس از آن که سوخت تامین کننده واکنش‌های هسته‌ای به مصرف رسید، درجه حرارت در ناحیه مرکزی ستاره به تدریج پایین می آید. در این مرحله تعادل ستاره به هم می خورد و ستاره تحت تاثیر نیروی گرانشی خود منقبض می گردد. تکامل و تغییر بیشتر آن به جرمش بستگی دارد. طبق محاسبات اگر جرم ستا