به طور ساده سياه چاله قسمتي از فضا است که جرم متمرکز بسيار زيادي دارد بطوري که هيچ جسمي هيچ شانسي براي فرار از جاذبه ي اون نداره تا به امروز بهترين تئوري براي جاذبه تئوري نسبيت اينشتين است و ما بايد در نتايج اين نظريه به اندازه ي کافي دقيق شويم تا بتوانيم سياه چاله ها را در جزئيات اين نظريه پيدا کنيم اما بياييد قدم ها را کم کم برداريم و به جاذبه فکر کنيم.
فرض کنيد شما روي سطح سياره اي ايستاده ايد و سنگي را به هوا مي اندازيد اگر اونو به اندازه ي کافي با شدت به بالا پرتاب نکنيد اون سنگ به اندازه کمي بالا مي رود اما بعد از مدتي به علت شتاب جاذبه زمين اون سنگ شروع به سقوط مي کنه اگر شما به اندازه ي کافي اون سنگ رو محکم به هوا پرتاب کنيد شما مي توانيد اون رو از دام جاذبه ي اون سياره خارج کنيد و اون تا ابد در حال اوج گيري نسبت به اون سياره به حرکت خود ادامه مي دهد به سرعتي که شما لازم داريد تا سنگ از جاذبه ي اون سياره فرار کند " سرعت گريز " گفته مي شود همان طور که حدس زده مي شود سرعت گريز به جرم سياره بستگي داره اگر سياره به اندازه ي کافي جرم زياد داشته باشد قاعدتا سرعت گريز بيشتري را طلب مي کند البته اين تنها عامل سرعت گريز نيست بلکه فاصله ما تا مرکز سياره هم شرط ديگري است که بر سرعت گريز تاثير مي گذارد رابطه ي فاصله با سرعت گريز رابطه ي عکس است.
براي مثال سرعت گريز از سطح سياره ي زمين 11/2 کيلومتر بر ثانيه است يا 25000 مايل بر ساعت در صورتي که سرعت گريز از سطح ماه فقط 2/4 کيلومتر بر ثانيه است يا 5300 مايل بر ساعت (براي تبديل اين سرعت ها از سيستمي که در پايين صفحه قرار دارد مي توانيد استفاده کنيد) حال تصور کنيد که جسمي با جرمي فوق العاده زياد و شعاع فوق العاده کم داريم که سرعت گريز از سطح آن به اندازه ي سرعت نور است براي يادآوري عرض کنم که سرعت گريز را از رابطه ي زير محاسبه مي گردد : که در آن V سرعت گريز از مرکز ، M جرم سياره ، G ثابت گرانش و R فاصله ما تا مرکز سياره است که اگر ما روي سطح آن قرار گرفته باشيم برابر با شعاع آن سياره خواهد شد.
شروع اوليه ي مطالعه ي چگالي شديد سياه چاله ها در سده ي 18 شروع شد ، تقريبا به فاصله ي کمي از انتشار نظريه ي نسبيت اينشتين کارل شوارتسشيلد موفق به حل معادله اي شد که در مورد يک شي بحث مي کرد بعد ها اشخاصي مانند اپنهايمر ، ولکف و اشنايدر در سال 1930 متوجه وجود شي اي به نام سياه چاله در جهان شدند (البته واژه ي سياه چاله در سال 1969 توسط دانشمندي به نام جان آرچيبالد ويلر ابداع شد) اين دانشمندان نشان دادند که وقتي ستارگان پر جرم سوخت خود را به طور کامل از دست مي دهند نمي توانند خود را تحمل کنند و نيروي جاذبه خودشان بر خودشان غلبه مي کند و آنها را به اصطلاح رمبيده مي کند به درون خود.
در جهان نسبيت گرانش خود را در لباس خمش فضا و زمان نشان مي دهد . اجرام پر جرم فضا زمان را خميده مي کنند ، به اين دليل است که هندسه نمي تواند آن را توصيف کند در کنار سياه چاله خمش فضا بسيار شديد است و به همين دليل خصوصيتهاي سياه چاله عجيب به نظر مي رسد سياه چاله ها داراي خصوصيتي به نام افق رويداد است اين افق رويداد سطحي کروي شکل است که از آن به مرز سياه چاله ها نام برده مي شود شما مي توانيد داخل آن شويد اما نمي توانيد از آن خارج شويد در واقع به محض آنکه شما وارد آن شويد شما محکوم شده ايد که به سمت مرکز تکينگي که در مرکز سياه چاله واقع شده است کشيده شويد .
شما مي توانيد فکر کنيد که افق رويداد مکاني است که سرعت گريز از آن برابر با سرعت نور است قاعدتا خارج است افق رويداد سرعت گريز کمتر از سرعت نور است براي يک رصدگر وقتي که به افق رويداد نگاهي مي اندازيم البته نه با امکانات رصد چشمي بلکه راديويي و ... افق رويداد را سطحي کاملا کروي ثابت خواهيم يافت ولي اگر به آن کمي نزديک تر شويم متوجه تندي آن مي شويم در واقع اون دارد با سرعت نور حرکت مي کند پس ما براي اينکه بتوانيم از سياهچاله فرار کنيم بايد سرعتي مافوق نور داشته باشيم . هنگامي که به افق وارد شويد مختصات وضعيت فاصله شما از مرکز به طور شتابداري کم مي شود ولي در عوض به خاطر هندسه ي منحصر به فرد سياه چاله ها مختصات زمان شما به طور شتابدار به سمت جلو مي رود به طوري که شما في الواقع در آينده به سر خواهيد برد .
اندازه ي سياه چاله ها چقدر است ؟
براي اين سوال 2 جواب وجود دارد يکي اينکه ما از ديدگاه جرم به سوال بنگريم پس بهتر است بپرسيم که جرم سياه چاله ها چه اندازه است ؟ يا اينکه از لحاظ اشغال فضا يا همان حجم سياه چاله ها را بررسي کنيم پس در آن صورت بهتر است بپرسيم که حجم سياه چاله ها چه اندازه است ... پس بياييد ابتدا در مورد جرم آنها بحث صحبت کنيم . به طور کلي هيچ حدي براي بزرگي جرم يا کوچکي جرم يک سياه چاله نداريم و نمي توان گفت فلان سياه چاله پر جرم ترين يا آن يکي کم جرم ترين آنهاست .
ابتدا ما بايد بدانيم که چقدر جرم لازم است تا چگالي به آن زيادي را ايجاد کند حال ما مي دانيم که سياه چاله ها سرنوشت ستارگان پر جرمي بوده اند و همچنين ما انتظار داريم وزن سياه چاله ها بيشتر از وزن ستارگان پر جرم باشد به طور استاندارد سياهچاله 10 برابر جرم خورشيد جرم دارد يا به طور تقريبي همچنين ستاره شناسان حدس مي زنند که سياه چاله هاي پر جرمي در وسط کهکشان ها وجود داشته باشند که جرم آنها چيزي در حدود يعني يک ميليون برابر جرم خورشيد . دومين برداشت ما از سوال مربوط به حجم اشغالي سياه چاله در فضا بود ، در واقع شعاع شوارتسشيلد (منظور همان شعاع کره ي افق رويداد است) و جرم يک سياه چاله در تناسب نسبت به هم قرار دارند اگر جرم سياه چاله اي 10 برابر سياه چاله ي ديگر باشد شعاع شوارتسشيلد آن هم 10 برابر آن يکي است
براي مثال اگر جرم سياه چاله اي به اندازه ي جرم خورشيد باشد شعاع شوارتسشيلد آن 3 کيلومتر خواهد بود يا به ترتيب سياه چاله هايي که 10 برابر و 1 ميليون برابر جرم منظومه ما جرم دارند(سياه چاله ي واقع در مرکز کهکشان ما) داراي شعاع 30 کيلومتر و 3 ميليون کيلومتر هستند . 3 ميليون کيلومتر شعاع به نظر ما بسيار زياد مي آيد ولي در واقع در مقابل استاندارد هاي موجود شعاع زياد بزرگي هم محسوب نمي شود براي مثال خورشيد ما داراي شعاع 700000 کيلومتر است و سياه چاله هاي پر جرم تر شعاعي به اندازه ي 4 برابر شعاع خورشيد دارند . اگر من به داخل سياه چاله وارد شوم براي من چه اتفاقي خواهد افتاد ؟ (اول اين فرض را بکنيم که در هنگام ورود به داخل سياه چاله ما نسوزيم) حال بياييد فرض کنيم که با کشتي فضايي خود يکراست وارد سياه چاله ي موجود در وسط کهکشان شديم (البته وجود سياه چاله در وسط کهکشان ما يک فرضيه است و هنوز اثبات نشده است ولي بياييد فرض وجود آن را بکنيم)
هنگامي که وارد شديم موتور راکت هاي خود را خاموش مي کنيم چه اتفاقي خواهد افتاد ؟
در ابتدا شما به هيچ وجه ميدان گرانشي را در اطراف خود احساس نمي کنيد بعد شما سقوط مي کنيد تمام قسمت هاي بدن شما و کشتي فضايي شما کش مي آيند و شما احساس سنگيني مي کنيد (اين همان احساسي است که فضانوردان حين برگشتن به مدار زمين احساس مي کنند) همان طور که به مرکز چاله نزديک مي شويم شما احساس نيروي گرانش به صورت جزر و مدي خواهيد داشت به اين صورت که پاي شما به چاله نزديک تر از سر شماست و اختلاف گرانش به حدي مي شود که شما اين احساس جزر و مدي را در بدن خود احساس مي کنيد به صورت خلاصه شما احساس کشيدگي در بدن خود مي کنيد ؛ اين نيروهاي جزر و مدي گرانش ثابت نمي مانند و تغييرات آن هرچه به مرکز بيشتر نزديک مي شويد بيشتر مي شود و در نهايت شما قطعه قطعه خواهيد شد .
براي سياه چاله ها بلندي مانند آنچه در آن افتاديم در ابتدا نيروهاي جزر و مدي گرانش اصلا قابل توجه نيستند و تا فاصله ي 600000 کيلومتري از مرکز سياه چاله اصلا احساس نمي شوند ؛ حال اگر ما وارد سياه چاله ي کوتاهي شده بوديم نيروهاي جزر و مدي زودتر به اذيت کردن ما مي پرداختند و از فاصله ي 6000 کيلومتري از مرکز به بعد اثرات خود را بروز مي دادند (و دليلي که ما سياه چاله ي بلند را براي سقوط خود انتخاب کرديم اين بود که بيشتر بتوانيم زنده بمانيم و تحقيق کنيم ) ممکن است سوال کنيد که ما تا اينجا داشتين احساس مي کرديم ما در حال سقوط چه چيزي خواهيم ديد ؟ و جواب خواهيد شنيد که لزوما ما نبايد چيزي ببينيم شايد ما شاهد تکه تکه شدن چيزهاي ديگري باشيم که آنها هم مانند ما در حال سقوط هستند البته بعد از آنکه نور تابشي آنها به ما برسد شما در حال سقوط مي توانيد اجرامي را ببينيد که هنوز سقوط نکرده اند ولي آنها به هيچ وجه شما را نخواهند ديد و دليل آن هم آشکار است که نوري که شما از خود منتشر مي کنيد قادر به گريز از افق نيست پس به چشم آن شخص خارج از افق رويداد نخواهد رسيد .
سوال ديگر اينکه چقدر اين فرآيند سقوط طول خواهد کشيد ؟
جواب آن بستگي به اين دارد که شما از کجا شروع کرده باشيد بگذاريد از آنجا آغاز کنيم که 10 برابر شعاع آن سياه چاله از آن فاصله داشته باشيم خوب براي يک سياه چاله با جرم يک ميليون برابر جرم منظومه شمسي ما اين فرآيند و سقوط ما 8 دقيقه تا رسيدن به افق به طول خواهد انجاميد بعد از آن 7 ثانيه ديگر مهلت خواهيد داشت و بعد از 7 ثانيه شما به مرکز تکينگي يا مرکز سياه چاله رسيده ايد ! حال شما اگر اين مسئله را براي سياه چاله اي کوچکتر در نظر بگيريد اين فرآيند سريع تر انجام خواهد شد هنگامي که شما در حال سقوط هستيد تمامي موتور و توان خود را در 7 ثانيه به کار خواهيد گرفت تا اينکه شايد بتوانيد از چنگ سياه چاله بگريزيد اما اين کار به شما کمک که نمي کند هيچ باعث مي شود که شما به مرکز تکينگي بيشتر نزديک شويد پس بهتر است که آرام بنشينيم و اين شعر را بخوانيم :
خيام اگر ز باده مستي خوش باش
با ماه رخي اگر نشستي خوش باش
چون عاقبت کار جهان نيستي است
انگار که نيستي چون هستي خوش باش
دوست من که در جاي امني ايستاده من را در حال سقوط چگونه مي بيند ؟
ديد دوست من کاملا با ديد من فرق خواهد داشت هنگامي که من به افق رويداد نزديک و نزديک تر مي شوم دوست من حرکت من را آهسته تر از قبل مي بيند در واقع فرقي نداره که دوست من چه مدت صبر کنه او هيچ وقت رسيدن من را به افق نخواهد ديد همچنين دوست من من را کوچکتر و کوچکتر خواهد ديد و اين دليلي است که ما به سياه چاله ها ستاره ي فريز شده يا يخ زده مي گوييم چرا که ما اون رو به همين حال درک مي کنيم .حال بايد سوال کنيم که چرا من بايد در نظر او چنين بيايم ؟
دليلش خطاي ديد است در واقع خود ما مي دانيم که زمان تا بينهايت طول نمي کشه تا من به افق حادثه برسم (همان طور که گفته شد تا افق حادثه 8 دقيقه و بعد از آن چند ثانيه) هر چقدر که من به افق نزديک تر مي شوم نوري که از من ساطع مي شود بايد تلاش بيشتر و بيشتري کنه تا به چشم دوستم بيايد در واقع نوري که من از خود ساطع مي کنم در حال بلعيده شدن توسط سياه چاله است و هرگز به دوستم نخواهد رسيد . پس تا اينجا دانستيم که زمان در کنار افق حادثه کند تر از فاصله ي دورتر از آن مي گذرد پس اگر معجزه اي بشود و من بتوانم با کشتي فضايي خود نزد دوستم بازگردم او را پير خواهم ديد .
خوب حالا بگوييد که کدام يک از اين 2 توضيح صحيح تر است؟(خطاي ديد يا کندي زمان)
جواب اين سوال هم بستگي به اين دارد که شما سياه چاله را در چه مرجع و مختصاتي بررسي کنيد اگر از مختصات شوارتسشيلد استفاده کنيد شما وقتي به افق مي رسيد که زمان بينهايت شده باشد در واقع مختصات شوارتسشيلد در کنار افق رويداد بينهايت انحراف بر مي دارد اگر مختصات شوارتسشيلد را در نظر بگيريم در نظر ما زمان بينهايت نمي شود ولي زمان در ديد دوست ناظر بر ما زمان بينهايت بر ما مي گذرد به طور واضح تر اينکه نور بينهايت زمان لازم دارد تا به دوست شما برسد . پس هم مختصات استاندارد جوابگوي ما است و هم مختصات شوارتسشيلد ولي طرز بيان در هر 2 گوناگون و درست است .
در عمل طولي نمي کشد که شما از ديد دوست خود ناپديد مي شويد در واقع طول موج نوري که از سياه چاله بر مي آيد به سمت قرمز است براي روشن تر شدن موضوع اگر شما نوري را از خود با طول موج خاصي ساطع کنيد به دوست شما همان نور با طول موج بلند تر خواهد رسيد قاعدتا اين درست است که بگوييم که هر چه ما به افق رويداد نزديک و نزديک تر مي شويم طول موج ارسالي از طرف ما بلند و بلند تر مي شود در آخر نوري براي دريافت دوست شما باقي نخواهد ماند نور متساعد شده از شما ابتدا به شکل مادون قرمز دريافت مي شود و سپس به صورت موج هاي راديويي و ...
نکته : به ياد داشته باشيد که نور از بسته هايي به نام فوتون تشکيل شده اند پس به ياد داشته باشيد که تا آخرين لحظه که شما هنوز به داخل افق نيافتاده ايد آخرين فوتون ارسالي شما به دوست شما خواهد رسيد البته در مدت زمان کمتر از يک ساعت در سياه چاله اي با جرم 1 ميليون برابر جرم منظومه شمسي بعد از رد شدن شما از افق حادثه ديگر هيچ نوري براي دوست شما ارسال نخواهد شد .
اگر سياه چاله وجود دارد آيا مي تواند تمامي جرم هاي عالم را در خود ببلعد؟
خير سياه چاله ها يک افق رويداد دارند در واقع همان منطقه اي که کسي نمي تواند از آن فرار کند اگر کسي از آن رد شود حکم آن جسم لمس تکينگي و همانا فناست ولي در دورتر از اين افق شما مي توانيد از مکيده شدن فرار کنيد در واقع قدرت مکش يک سياه چاله که جرمش به اندازه ي منظومه شمسي ما است در خار ج از افق رويداد به اندازه ي مکش منظومه ي شمسي در مقابل ساير اجرام است . اگر خورشيد سياه چاله شود چه اتفاقي خواهد افتاد ؟
اول بگذاريد خيالتان را راحت کنم که خورشيد هيچ گاه سياه چاله نخواهد شد چرا که قبلا گفته شده بود که براي سياه چاله شدن 10 برابر جرم خورشيد جرم لازم است خورشيد مي تواند تا 5 بيليون سال نيز مي تواند به زندگي خود ادامه دهد بعد از آن تبديل به غول قرمز مي شود در مدتي که دارد بزرگ و بزرگتر مي شود همه چيز را به اصطلاح مي خورد عطارد و زهره و متاسفانه زمين را ؛ بعد از آن خورشيد به پايان زندگي خود مي رسد و تبديل به يک کوتوله ي سفيد مي شود . ببخشيد از سوال اصلي خارج شديم سوال اين بود که چه مي شد اگر خورشيد به دلايلي به سياه چاله تبديل مي شد ؟
تنها اثري که اين واکنش دارد اين است که دور و بر خورشيد تاريک و بسيار سرد مي شد زمين و ساير سيارات به داخل سياه چاله کشيده نمي شوند آنها به همان نظمي که هم اکنون دارند به دور خورشيد مي چرخند به دور سياه چاله ي خورشيد خواهند گشت شايد بپرسيد چرا ؟ دليل آن هم کوچکي شعاع شوارتسشيلد آن است فقط 3 کيلومتر شعاع شوارتسشيلد سياه چاله خواهد شد و سياه چاله نخواهد توانست سيارات را که به اين دوري هستند ببلعد . آيا مدرکي بر وجود سياه چاله ها ارائه شده است ؟
بله شما مستقيما نمي توانيد سياه چاله ها را ببينيد به اين دليل که نوري از افق رويداد نخواهد گذشت واين به اين معني است که ما بايد دنبال مدرک غير مستقيم باشيم فرض کنيد شما منطقه اي از فضا را پيدا کرده ايد که احتمال مي دهيد در آنجا سياه چاله اي حضور داشته باشد چطور مي توانيد چک کنيد که حدس شما در مورد وجود يا وجود نداشتن آن درست بوده است يا نه ؟
اولين چيزي که شايد به ذهن ما بيايد اين است که بياييم ببينيم که چقدر جرم در آن ناحيه از فضا وجود دارد اگر شما متوجه جرم متمرکز زيادي شديد و اگر آن جرم تاريک بود درست است اين يک حدس احتمالا درست در مورد وجود سياه چاله در آن ناحيه است 2 راه براي اين کارهايي که کرديم وجود دارد يکي اينکه مرکز کهکشان هايي مانند راه شيري را جستجو کنند آنجا مي توان هم جرم را پيدا کرد و هم چيزهاي ديگر و دوم استفاده از سيستم دودويي اشعه ايکس ساطع شده از مرکز کهکشان بر طبق چيزهايي که اينجا برشمرديم 2 دانشمند در سال 1995 به نام هاي کورمندي و ريچستون 8 کهکشان را يافتند که در وسط آنها جرم تاريک و زيادي بود جرم هسته ي اين کهکشان ها بين يک ميليون تا چندين بيليون برابر جرم خورشيد بود جرم آنها از روي سرعت ذرات گازي که دور آنها مي گشتند حساب مي شد دليلي که مي شد آورد براي آنکه آن اجرام را سياه چاله قلمداد کنند اين بود که يک سخت بود که فکر کنيم چيز ديگري غير از سياه چاله ها در آن قسمت وجود دارد يعني به آن چگالي و تاريکي يعني در آن قسمت نمي توانست خوشه هاي ستاره اي وجود داشته باشد دوم اينکه تنها تئوري اي که مي توانست معماي اجرامي مانند کوازارها و کهکشان هاي فعال را حل کند اين بود که بايد در وسط کهکشانها سياه چاله هاي پر جرمي باشند اما دليل دومي زياد محکم نيست .
2 تا از جديدترين اکتشافات قوي ترين پشتيبان براي نظريه ي وجود سياه چاله ها در وسط کهکشان هستند اول آنکه در نزديکي کهکشانهاي فعال چشمه ي تشعشع يافته اند به اين معني که منبعي از ماکروويو هاي قدرتمند پيدا شده است اون هم در هسته ي کهکشان ها . دانشمندان توانسته اند با تحليل موجها نقشه اي از سرعت پخش گازها با وضوح بالا تهيه کنند . در واقع آنها اين کار خود توانستند سرعت را در کمتر از نصف يک سال نوري از مرکز کهکشان بدست بياورند . در اين اندازه گيري آنها توانستند نتيجه بگيرند که شي پر جرمي که در مرکز کهکشان وجود دارد شعاعي کمتر از نصف سال نوري دارد و اين سخت بود که به جاي سياه چاله ما انتظار چيز ديگري در وسط کهکشان باشيم که هم پر جرم باشد و هم در حجم کمي باشد .(اين تحقيقات در تاريخ 21 January سال 1995 از مجله نيچر شماره ي 373 برداشت شده است) دومين کشف کار جمع کردن مدارک را بر عهده دارد .
ستاره شناسان پرتو ايکس توانستند خط نوري کشف کنند که نشان از آن داشت که در مرکز و هسته ي کهکشان ها اتم ها با سرعت زيادي در حال حرکت هستند تقريبا با سرعت يک سوم سرعت نور به علاوه پرتويي که از اين اتم ها خارج مي شد انتقال به سمت قرمز داشتند (انشا الله در مورد انتقال به سمت قرمز مقاله اي در همين وبلاگ خواهيد ديد ) که ما اين انتظار را از اشعه هاي ساطع شده در کنار افق حادثه ي يک سياه چاله داريم (اين تحقيقات در تاريخ 22 june سال 1995 از مجله نيچر شماره ي 375 برداشت شده است) سياه چاله هاي از انفجارهاي supernova اي ستارگان پرجرم به وجو مي آيند . اگر يک ستاره ي پر جرم به دور از ستارگان ديگر به سياه چاله تبديل شود ما شانس کمي براي ديدن آن داريم اما اگر يکي از ستارگان 2 تايي (در مورد اين ستارگان بعدا به طور کامل توضيح خواهيم داد ) تبديل به سياه چاله شود ستاره ي ديگر را به طرز زيبايي مي بلعد و صفحه اي از چرخش و بلعيده شدن درست مي شود که زيبايي خاصي دارد .
آن ستاره اي که در حال کشيده شدن است همچنان که به سياه چاله نزديک و نزديکتر مي شود داغ و داغ تر مي شود و از خود تشعشعاتي خارج مي کند که در طيف اشعه ي ايکس قابل ديدن است . فرض مي کنيم که شما يک منبع اشعه ي ايکس از ستارگان دوتايي پيدا کرديد حال چطور مي توان گفت که جسم متراکم يک سياه چاله است ؟ خوب کاري که حتما انجام خواهيد داد برآوردي از جرم آن است . خوب ما مي دانيم که ستاره اي دارد حول يک جسم که معلوم نيست سياه چاله است يا نه مي چرخد ما مي توانيم سرعت چرخش ستاره ي معلوم را اندازه بگيريم و از روي آن جرم آن جرمي که معلوم نيست را مشخص کنيم حال که جرم ستاره ي ناپديد پيدا شد و اگر جرم آن خيلي زياد باشد احتمال وجود يک سياه چاله بسيار زياد است . برآورد ما از جرم آن جسم و اشعه هاي ساطع شده از آن مي توانند دلايل محکمي بر وجود سياه چاله باشند .در سال 1992 در مجله ي Astronomy and Astrophysics خانمي با نام آنِ کاولي به طور خلاصه توضيح داد که سيستم هايي که هم اکنون روي آن هاي بحث مي شود 3 تا هستند 2 تا از آن ها در کهکشان خود ما هستند و يکي ديگر نزديک ابر ماژلاني بزرگ داراي جرمي هستند که اجسامي غير از سياه چاله نمي توانستند اين جرم را داشته باشند .
چگونه سياه چاله ها تبخير مي شوند ؟
قبل از سال 1970 به علت نتايجي که از مکانيک کوانتومي به دست مي آيد استفان هاوکينگ نظريه اي داد بنا بر اين که سياه چاله ها کاملا تاريک و سياه نيستند آن ها از خود پرتو ساطع مي کنند انرژي اي که براي توليد اين اشعه ها لازم است را جرم سياه چاله ها تامين مي کنند بنابراين سياه چاله ها در اصطلاح آب مي روند و کوچک مي شوند سياه چاله ها به طور مرتب و تند و تند پرتو افشاني مي کنند و به ازا آن از جرمشان کم و کمتر مي شود تا اينکه احتمالا چيزي از آنها باقي نمي ماند . در حقيقت کسي نمي داند که وقتي سياه چاله اي تبخير مي شود چه اتفاقي مي افتد گروهي از محققان معتقدند که از آن يک جرم کوچک و استوار به جاي مي ماند تئوري هاي امروزي ما به آن اندازه پيشرفت نکرده اند که بتوانند يک يا 2 راه اصلي را پيش پاي ما بگذارند مشکل در اتحاد بين مکانيک کوانتومي و نظريه ي خمش فضا و زمان است اگر ما بتوانيم با مکانيک کوانتوم خمش فضا و زمان را توضيح دهيم مي توانيم به طور يقين پيشگويي هايي را انجام دهيم ولي اين تا به حال اين کار صورت نگرفته است و حتي ما نمي توانيم اين آزمايش را انجام دهيم و نتايج را ببينيم چون غير ممکن است .
حال يک سوال ديگر چرا سياه چاله ها تبخير مي شوند ؟
راهي براي بررسي کردن وجود دارد اونم راهي که تقريبا غلط هست يکي از نتايجي که از مکانيک کوانتومي به مدت کوتاهي به طور کلي مورد ترديد قرار گرفته نقض قانون پايستگي انرژي است . جهان قادر به توليد انرژي و ماده است در صورتي که به طور ناگهاني انرژي و ماده نابود شوند چرا که اگر اين طور نباشد قانون پايستگي انرژي و ماده نقض شده است اين در حالي اتفاق مي افتد که ما به طور نوساني خلايي از ماده و انرژي بسازيم حال بياييد فرض کنيم که اين فرآيند خلا درست کني در کنار افق يک سياه چاله صورت گيرد ما شاهد اين واقعه در واقعيت هستيم که سياه چاله با مکيدن خود در واقع خلا ماده و انرژي ايجاد مي کند و بايد آن را جبران نمايد به همين دليل از خود انرژي ساطع مي کند که ما آن را به نام پرتو هاوکينگ مي شناسيم .در واقع اين پرتو ها به طور متناوب به بيرون پرتاب مي شوند چون به طور متناوب خلا تشکيل و پر مي شود .
در مورد دوستي که در مکان امني قرار داشت آيا چيز تازه اي براي گفتن وجود دارد ؟
بله وقتي ما مي گفتيم که دوست ما در زمان بينهايت مي بيند که ما داريم به افق مي رسيم موقعي بود که ما سياه چاله را بدون تبخير فرض کرده بوديم ولي حالا جواب فرق خواهد کرد دوست ما دقيقا وقتي مشاهده مي کند که تبخير سياه چاله را مشاهده مي کند . بگذاريد شرح بيشتري بدهم . به ياد بياوريد که در قبل چه گفتيم : گفتيم که دوست ما دچار خطاي ديد شده است و نوري که از ما وقتي داريم به افق نزديک مي شويم ساطع شده است زمان زيادي را مي گذراند تا به دوست ما برسد اگر ما فرض کنيم که سياه چاله تا ابد باقي مي ماند نور به دوست ما در مدت زمان زيادي مي رسد اما اگر سياه چاله تبخير شود چه؟ دوست ما مي تواند نوري از ما را ببيند چرا که ديگر چيزي مانع از حرکت نور نخواهد شد ولي اين چيزي را تغيير نخواهد داد ما محکوم به بوديم و خواهيم بود .
سفيد چاله چيست؟
معادله ي نسبيت عام داراي زير ساخت رياضي محکمي است که با زمان متناسب است و مزيت آن هم اين است که مي توان زمان را به سريعتر از آنکه به آينده برود به عقب برد. اگر شما اين معادله را که بتوان روي زمان کنترل داشت را براي سياه چاله بنويسيد نتيجه اش شي اي به نام سفيد چاله خواهد بود که کاملا خلاف سياه چاله اش به اين مفهوم که اگر چيزي از دام سياه چاله نمي تواند بگريزد چيزي نخواهد توانست به دام سفيد چاله بيافتد در واقع اگر سياه چاله کارش بلعيدن باشد سفيد چاله کارش بيرون انداختن است . در واقع سفيد چاله ها در دنياي رياضي زندگي مي کنند و اين بدان معنا نيست که حتما بايد در دنيا وجود داشته باشند در حقيقت آنها اصلا وجود خارجي ندارند زيرا راهي براي توليد آنها وجود ندارد .
کرم چاله چيست ؟
تا اينجاي مقاله ما در مورد سياه چاله هايي صحبت مي کرديم که حرکت چرخشي به دور خود و ميدان الکتريکي و مغناطيسي ندارند اگر ما بخواهيم سياه چاله ها را با اين جزئيات بررسي کنيم پيچيدگي هايي خواهيم داشت مخصوصا وقتي که ما به سياه چاله سقوط کنيم و مرکز تکينگي را ملاقات نکينم و از سفيد چاله خارج شويم . اين ترکيب از سياه چاله و سفيد چاله را که مرکز تکينگي ندارد را کرم چاله ناميده اند . ممکن است سفيد چاله از سياه چاله فاصله ي زيادي داشته باشد و براستي ما با دنيايي متفاوت روبرو شويم و براستي در بين راه (بين سياه چاله وسفيد چاله ما داراي شرايط مطلوب و خوبي خواهيم بود و مي توان با توجه به فاصله ي زياد سياه چاله با سفيد چاله مي توان سفر درازي را تجربه کرد شايد شما را به گذشته بازگرداند يا ... در واقع با اين تفاسير کرم چاله اي نيز وجود ندارد چون کرم چاله زاييده ي سفيد چاله است و اگر آن ساخته ي رياضيات باشد پس کرم چاله نيز همين طور است پس اگر احيانا خواستيد به سفر به دنياي ديگري برويد احتمال آنکه از سياه چاله وارد شويد و از سفيد چاله خارج بسيار کم و احتمال آنکه مرکز تکينگي را ملاقات کنيد بسيار زياد است .
به علاوه براي آنکه به کرم چاله برسيد ابتدا بايد طعم تلخ اشعه هاي گاما را بچشيد پس به کل بي خيال اين سفر شويد .
ارسالي از طرف کاربر محترم : mohsen_nasseh