سیاهچاله چیست؛ هرآنچه باید درمورد این غول عظیم بدانیم

امروز می‌خواهیم یک پدیده که سالیان سال است ذهن تمام دانشمندان و اخترشناسان را درگیر کرده را باهم بررسی کنیم. این پدیده سیاه چاله نام دارد. سیاه چاله‌ها ناحیه‌ای از جاذبه‌ی فرا قدرتمند است که حتی نور هم نمی‌تواند از آن گریز کند. به زبان ساده یک سیاهچاله یه غول سیری ناپذیر در فضای بیرونی منظومه شمسی است که هر چه سر راهش قرار بگیرد را می‌بلعد. پیشنهاد می‌شود ابتدا درمورد سیاره شبه زمین مطالعه کنید تا گیج نشوید.

اما یک سیاهچاله چگونه تشکیل می‌شود؟ آیا انواع مختلفی دارد؟ چقدر عمر می‌کند؟ عجله نکنید، سیاهچاله که به دنبال شما نیفتاده است. در مقاله در مجله خبری جابیک به تمام این سوالات و بیشتر پاسخ خواهیم داد.

سیاهچاله چیست؟

اگر بخواهیم به زبان ساده طبیعت این پدیده را بیان کنیم، باید بگوییم که سیاه چاله ناحیه یا نقطه‌ای از فضا است با جاذبه‌ای بسیار قدرتمند و چگالی بسیار بالا گفته می‌شود. جاذبه این غول عظیم به قدری زیاد است که سیاره‌ها، ستاره‌ها، ماده، اتم و حتی نور نمی‌توانند از چنگ آن فرار کنند.

نکته جالب این است وجود این پدیده قبل از مشاهده اولیه آن، اثبات شد. آلبرت انیشتین در سال 1916 با استفاده از نظریه نسبیت عام (General Relativity Theory) احتمال وجود اجرام فرا خورشیدی با ویژگی‌هایی متناسب با سیاهچاله‌ها را برای اولین بار مطرح کرد.

به گفته انیشتین: هر جرمی اگر به اندازه مشخصی فشرده شود تا بتواند فضا زمان را خم کند، می‌تواند به سیاهچاله تبدیل شود.

تولد یک سیاهچاله

تولد یک ستاره به معنای واقعی کلمه با یک انفجار همراه است. وقتی عمر ستاره‌‌های فوق العاده بزرگ که هزاران تا میلیون‌ها برابر بزرگتر از خورشید هستند تمام می‌شود، پدید‌ه‌ای به نام ابرنواختر (Supernova) رخ می‌دهد که در آن جاذبه‌ی یک ستاره بر جرم آن غلبه کرده و انفجاری بسیار عظیم پدید می‌آید که انرژی گسیل شده از آن معادل طول عمر هزاران ستاره است.

در این حین است که جرم آن ستاره به قدری فشرده می‌شود که چگالی هسته آن به نزدیک بینهایت می‌رسد. وقتی این اتفاق می‌افتد هسته آن ستاره به قدری سنگین می‌شود که فضا زمان را به حد زیادی خم می‌کند. جاذبه به قدری قوی می‌شود که هیچ ذره شناخته شده‌ای نمی‌تواند از آن گریز کند. علت تاریک بودن سیاهچاله‌ها هم به علت عدم توانایی فرار نور از این غول گشنه است.

انواع سیاه چاله

از دید اختر و ستاره شناسان، سیاهچاله ها به 4 نوع از نظر اندازه گروه بندی می‌شوند که عبارتند از:

• ستاره‌ای (Stellar)
• متوسط (Intermediate)
• کلان جرم (SuperMassive)
• مینیاتوری (Miniature)

ستاره‌ای (Stellar)

سیاه چاله‌های ستاره‌ای از فروپاشی ستارگان بزرگ به وجود می‌آیند. این سیاه چاله‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که یک ستاره بزرگتر از خورشید، سوخت هسته‌ای خود را تمام کرده و در نتیجه گرانش داخلی آن، ستاره به شدت فروپاشی می‌کند. این فروپاشی به ایجاد ناحیه‌ای از فضا-زمان با چگالی بی‌نهایت منجر می‌شود که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. این ناحیه به عنوان افق رویداد شناخته می‌شود.

جرم سیاه چاله‌های ستاره‌ای معمولاً چندین برابر جرم خورشید است و می‌تواند تا ده‌ها برابر نیز برسد همچنین این سیاهچاله ها حجمی به اندازه 3 تا 50 خورشید را دارا هستند. سیاه چاله‌های ستاره ای معمولاً در سیستم‌های دوتایی یافت می‌شوند، جایی که مواد از ستاره همدم به درون سیاه چاله جذب می‌شود. جذب مواد باعث می‌شود که پرتوهای ایکس و دیگر تابش‌ها منتشر شوند که می‌توان آن‌ها را از زمین شناسایی کرد.

متوسط (Intermediate)

سیاه چاله‌های متوسط یا میان‌جرم نوعی از سیاه چاله‌ها هستند که جرم آنها بین سیاه چاله‌های ستاره‌ای و سیاه چاله‌های ابرپرجرم قرار می‌گیرد. این سیاه چاله‌ها معمولاً دارای جرمی در حدود چند صد تا چند هزار برابر جرم خورشید هستند. سیاه چاله‌های متوسط به دلیل اندازه و جرم خاص خود، مدت‌ها به عنوان یک حلقه گمشده در تئوری تشکیل سیاه چاله‌ها شناخته می‌شدند.

این نوع سیاه چاله‌ها ممکن است از فروپاشی خوشه‌های ستاره‌ای بزرگ و یا ادغام چند سیاه چاله کوچک‌تر به وجود آیند. کشف سیاه چاله‌های متوسط اهمیت زیادی دارد زیرا می‌تواند به ما در درک چگونگی تشکیل سیاهچاله‌های ابر پر جرم کمک کند. تاکنون چندین مورد مشکوک به وجود این سیاه چاله‌ها در هسته‌های کهکشانی و خوشه‌های کروی رصد شده است، اما شناسایی آنها همچنان چالش‌برانگیز است. روش‌های شناسایی شامل رصد اثرات گرانشی آنها بر ستارگان و تابش‌های اشعه ایکس است.

کلان جرم (SuperMassive)

این غول‌های بزرگ به حجم سرسام آور بین میلیون‌ها الی میلیاردها برابر خورشید می‌توانند به وجود بیایند. این سیاهچاله‌ها دیگر به سیاره و ستاره قانع نبوده بلکه کهکشان های اطرافشان را می‌بلعند. در مرکز همه‌ی کهکشان‌ها یک سیاه چاله کلان جرم وجود دارد. این سیاه چاله ها تاثیرات گرانشی شدیدی دارند و به راحتی می توانند مواد اطراف خود را جذب کنند. جمله بهتر برای توصیف جاذبه این نوع سیاه چاله ها این است که، سیاه چاله های کلان جرم با توجه به حجم و جرم و جاذبه ای که دارند، می توانند به راحتی مواد مختلف در اطراف خود را ببلعند.

یکی از مشهورترین سیاه چاله های کلان‌جرم که مورد تحقیق دانشمندان و کیهان شناسان نیز قرار گرفته، در مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد و با نام ” قوس A” شناخته می‌شود.

مینیاتوری (Miniature)

این نوع از سیاه چاله‌ ها مقداری عجیب هستند زیرا نباید وجود داشته باشند. به علت حجم کم و وزن و چگالی بسیار بالا به شرایط خیلی خیلی خاص برای به وجود آمدن نیاز دارند. طبق نظریه استیون هاوکینگ در سال 1971 این غول‌های کوچک دقیقا بعد از بیگ بنگ (Big Bang) به مدت خیلی کمی به وجود آمدند یعنی چیزی حدود 13.8 میلیارد سال پیش و 200 سال بعد از بیگ بنگ. اندازه این سیاهچاله‌ها باید بسیار کوچک تر از خورشید ما باشد. دانشمندان توانسته اند سیاهچاله‌هایی بسیار کوچک در آزمایشگاه‌ها برای کمتر از 1 میکرو ثانیه به وجود بیاورند.

درون سیاهچاله ها

به طور صادقانه هیچکس نمی‌داند درون سیاهچاله ها چه وجود دارد زیرا نمی‌توان درون آنها را دید. اما طبق نظریه‌های دانشمندان بسیاری، درون یک سیاهچاله به قدری جاذبه قوی است که دیگر قوانین فیزیک معنایی ندارد. به نقطه ای که تمام اجرام و ذرات بلعیده شده درون آن در نقطه‌ای کوچک فشرده می‌شوند، نقطه تکینگی (Singularity) گفته می‌شود. رسیدن به نقطه شما را نمی‌کشد بلکه وجودتان را از هستی پاک می‌کند. این به این معنا است که نه تنها بدن شما حذف می‌شود بلکه تمام اتم‌های شما نیز نابود می‌شوند و دیگر هیچ اثری از شما باقی نمی‌ماند.

مرگ یک سیاهچاله

مرگ یک سیاه چاله بر خلاف تولد آنها بسیار ساکت و بدون هیچ هرج و مرجی است. آنها پس از هزاران میلیارد سال با صرف انرژی خود و تبدیل آن‌ها به اشعه هاوکینگ (Hawking Radiation)، به صورت ناگهانی در یک لحظه محو می‌شوند.

به گفته ویکی پدیا: اشعه هاوکینگ سرعت و حجم سیاهچاله‌ها را در مدت زمان بسیار طولانی کاهش می‌دهد.

Hawking radiation reduces the mass and rotational energy of black holes and is therefore also theorized to cause black hole evaporation. Because of this, black holes that do not gain mass through other means are expected to shrink and ultimately vanish

سخن آخر در مورد سیاهچاله ها

هنوز اسرار زیادی حول محور این پدیده وجود دارد اما به مرور زمان انسان‌ها تمام اسرار این غول بی رحم و سیری ناپذیر فضایی را آشکار خواهند کرد. بنظر شما درون سیاهچاله‌ها چه اسراری نهفته است؟

سوالات متداول سیاه چاله