سیاهچاله

1 ناحیه ای از فضا-زمان است که آثار گرانشی آن، چنان نیرومند است کههیچ چیز - حتی ذرات و تابش های الکترومغناطیسی مثل نور - نمی توانند از میدان گرانش آن بگریزد.] [١نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش بینی میکند که یکجرم به اندازه کافی فشرده شده، میتواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و
تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضازمان که هیچ چیزی پس از عبور از آننمیتواند به بیرون برگردد را افق رویداد می نامند. صفت »سیاه« در نام سیاهچالهبرگرفته از این واقعیت است که همه نوری که از افق رویداد آن می گذرد را به داممیاندازد که از این دیدگاه سیاه چاله رفتاری شبیه به جسم سیاه در ترمودینامیک
دارد.] [٣][٢از سوی دیگر نیز، نظریه میدانهای کوانتومی در فضازمان خمیدهپیشبینی میکند که افق های رویداد نیز تابشی به نام تابش هاوکینگ گسیل میکنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبتوارونه دارد. میزان دما در مورد سیاهچاله های ستاره ای در حد چند میلیاردم کلویناست و از این رو ردیابی آن دشوار است.

اینگونهپنداشته میشود که سیاهچالههای ستارهای در جریان فروپاشی ستارههای بزرگ در یک انفجار ابرنواختری درپایان چرخه زندگیشان بوجود میآیند. جرم یک سیاهچاله پس از شکل گیری میتواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و بهم پیوستن سیاهچاله هایگوناگون، سیاهچاله های کلان جرم با جرمی میلیونها برابر خورشید تشکیل میشوند.
یک سیاهچاله به دلیل اینکه نوری از آن خارج نمیگردد نادیدنی است، اما میتواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده از پیرامون خود نشاندهد. از راه بررسی برهمکنش میان ستارههای دوتایی با همدم نامرئیشان، اخترشناسان نامزدهای احتمالی بسیاری برای سیاهچاله بودن در اینمنظومه ها شناسایی کردهاند. این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کهکشانها یک سیاهچاله کلانجرم وجود
دارد. برای نمونه، دستاوردهای ارزشمندی بازگوی این واقعیت است که در مرکز کهکشان راه شیری ما نیز یک سیاهچاله کلان جرم با جرمی بیش ازچهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد.

افق رویداد

مهمترین ویژگی که یک سیاهچاله را تعریف میکند پیدایش افق رویداد است. افق رویداد به شکل کروی یا ً تقریبا کروی با شعاع شوارتزشیلد حول نقطه مرکزی سیاهچالهاست. این کره ناحیهای از فضا زمان است که عبور نور و ماده از آن تنها در یک جهت و به طرف درون آن ممکن است. دروناین کره سرعت گریز از سرعت نور بیشتر خواهد بود، و از آنجاییکه هیچ جسمی توانایی حرکت با سرعت بیشتر از سرعت نور را ندارد، هیچ جسمی

توانایی گریز از این منطقه را ندارد. هر جرم یا انرژی که به یک سیاه چاله نزدیک شود، در داخل فاصله معینی که افق رویداد آن خوانده میشود، به طور مقاومت ناپذیری به درون سیاه چاله کشیده میشود. نوری که از اطراف یک سیاه چاله عبور میکند، اگر به افق رویداد نرسد، روی مسیری منحنی شکل از کنار آن میگذردو اگر به افق رویداد برسد، در سیاه چاله سقوط میکند. افق رویداد را از این رو به این نام میخوانند که از درون آن اطلاعات راجع به آن رخداد به مشاهده کننده نمیرسد و مشاهده کننده نمیتواند یقین حاصل کند که این اتفاق رخ دادهاست.]

تکینگی

براساس نسبیت عام، مرکز یک سیاهچاله یک نقطه تکینگی گرانشی است، ناحیهای که درآن خمیدگی فضا زمان بینهایت میشود.] [٥١برای یک سیاهچاله غیر چرخان این ناحیه به شکل یک نقطه منفرد و برای یک سیاهچاله چرخان به شکل یک تکینگی حلقوی روی صفحه چرخش خواهد بود.] [٥٢در هردوی موارد حجم ناحیه تکینگی صفر است.] [٥٣به همین دلیل چگالی ناحیه تکینگی، بینهایت خواهد بود. ناظری که به درون یک سیاهچاله شوارتزشیلد سقوط میکند )یعنی بدون بار و تکانه زاویهای( به محض اینکه از افق رویداد بگذرد دیگر نمیتواند درمقابل سرازیر شدن به سوی نقطه تکینگی جلوگیری کند. این ناظر میتواند تنها تا میزان محدودی زمان سقوطش را با سرعت گرفتن در جهت مخالف طولانی تر کند اما سرانجام به نقطه تکینگی سقوط خواهد کرد.] [٥٤زمانی که به این نقطه برسد به چگالی بینهایت برخورد میکند و جرم آن به جرم سیاهچاله افزوده میشود. البته پیش از این اتفاق در طی فرایندی که به اسپاگتی سازی و یا اثر نودلی معروف است، اجزای وی بر اثر نیروهای جزر ومدی در حال گسترش از هم گسیخته میشود.

موضوعات مرتبط: فیزیک و اختر فیزیک