مقدمه

طبق نظريه ، نسبيت عام ، گرانش انحنا دهنده فضا - زمان است. فضاي حول ستاره به نحو بارزي خم مي‌شود در لحظه‌اي که هسته ستاره تبديل به حفره سياه مي‌شود. اين جرم خطوط فضا زمان را مانند پيله‌اي به دور خود مي‌پيچد. امواج نوري کم تحت زواياي خاصي به سمت سياهچاله روان مي‌شود. در سطح کره‌اي که هم مرکز نقطه يکتايي سياهچاله است، تجمع مي‌کنند. در فاصله معيني از سياهچاله که بسته به جرم لا وارد شده باشيد ستاره رمبيده دارد، جاذبه آنچنان زياد است که نور نمي‌تواند فرار کند، به اين فاصله افق حادثه گفته مي‌شود.

ساختار سياهچاله‌ها

با حل استاتيک غير چرخشي با تقارن کروي براي معادلات ميدان انيشتين اين نکته مشخص مي‌شود که سياهچاله‌ها که از يک سمت به صورت چاه عمل مي‌کنند، در سطح ديگري بصورت چشمه عمل مي‌کند. يعني مي‌تواند دو سطح مختلف فضا زمان را از جهانهاي گوناگون يا دو نقطه بسيار دور از جهان خودمان را به هم متصل کند. که به اين حالت لا وارد شده باشيد کرم چاله يا پل انيشتين رزن گفته مي‌شود.

سياهچاله‌ها چگونه بوجود مي‌آيند؟

هر چه لا وارد شده باشيد ستاره‌هاي نوتروني بزرگتر باشد کشش جاذبه‌اي داخلي آن نيز بيشتر خواهد بود. در سال 1939 اوپنهايمر فکر کرد که نوترونها نمي‌توانند در برابر همه چيز مقاومت کنند. به نظر او اگر يک چيز در حال از هم پاشيدن بزرگتر از 2.3 برابر اندازه خورشيد بود، آنگاه نه تنها الکترونها بلکه نوترونهاي آن نيز در هم مي‌شکست.
همچنين بايد بدانيم که وقتي نوترونها در هم شکستند، ديگر هيچ چيز مطلقا وجود ندارد که از در هم پاشيدن ستاره جلوگيري کند. اگر شما خود را روي سطح يک توده در حال از هم پاشيدن تصور کنيد، آنگاه شما با فرو ريختن آن جسم به مرکز آن نزديکتر و نزديکتر خواهيد شد. و بنابراين نيروي جاذبه بيشتر و بيشتري را حس خواهيد کرد. تا هنگامي که ستاره به مرحله کوتوله سفيد برسد، شما بيش از 1.016 تن وزن پيدا خواهيد کرد.
وقتي که ستاره به در هم پاشيدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوتروني هم گذشت و بطور کامل از هم پاشيد، وزن شما از 15000 ميليون تن بيشتر و بيشتر خواهد شد. اگر سياهچاله به اندازه کافي به ما نزديک بود، مي‌توانستيم نيروي
جاذبه بر آن را حس کنيم. اما وقتي يک سياه چاله در ميان ستاره‌ها خيلي دورتر از ما قرار دارد، آيا مي‌توانيم وجود آنرا اثبات کنيم؟ براي اين منظور اخترشناسان دو راه آشکار شدن حدس مي‌زنند. اول از روي جرم سحابي براي مثال اگر آنها جرمهاي تمام ستارگان موجود در يک خوشه ستاره‌اي مريي بطور قابل ملاحظه‌اي کمتر از جرم خوشه وجود داشته باشد، مرکز کهکشانها به عنوان مکانهايي تلقي مي‌شوند که در آنها سياهچاله‌ها وجود دارند. زيرا چگالي مواد در آنجا زياد است. راه دوم نيز اين بوده که اگر چه hc سياهچاله‌ها هيچ تشعشعي خارج نمي‌شود، اما چيزهايي که در سياهچاله‌ها سقوط مي‌کنند. به هنگام سقوط اشعه ايکس از خود منتشر مي‌کنند و هر چيز کوچکي که در سياهچاله‌ها سقوط کند تنها مقدار کمي اشعه ايکس از خود منتشر مي‌کند. اين مقدار براي کشف آن در فاصله ميليونها ميليون کيلومتري کافي نخواهد بود.
در سال 1971 يک دانشمند انگليسي به نام لا وارد شده باشيد استفن هاوکينگ< عنوان کرد که اين واقعه بوجود آمدن سياهچاله‌ها هنگامي که جهان نخستين لا وارد شده باشيد انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامي که تمامي مواد تشکيل دهنده جهان منفجر شد، مقداري از اين مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبديل به سياهچاله گشتند. وزن برخي از اين سياهچاله‌ها ممکن است به اندازه وزن يک سياره کوچک و يا از آن کمتر باشد و وي آنها را سياهچاله کوچک ناميد.

نتايج تحقيقات هاوکينگ

o سياهچاله‌ها مي‌توانند وزن از دست بدهند.
o مقداري از انرژي جاذبه‌اي آنها در خارج از محدوده لا وارد شده باشيد شعاع شوارتز شيلد ستاره به ذرات ماده تبديل مي‌شود.
o ممکن است اين ذرات به فضاي بيرون بگريزند از اين طريق مقداري از مواد تشکيل دهنده سياهچاله‌هاي بزرگ که به اندازه يک ستاره وزن دارند، براي تبخير همه مواد تشکيل دهنده‌اش ميليونها ميليون سال وقت لازم است. در حالي که در اين مدت خيلي بيشتر از اين مقدار ماده به آن اضافه مي‌شود. بنابراين هيچگاه از طريق تبخير وزن آن کاسته نمي‌شود.
o هر چه سياهچاله کوچکتر باشد سرعت تبخير آن بيشتر است يک سياهچاله کوچک واقعي بايد بيشتر از مقدار ماده‌اي که به خود جذب مي‌کند وزن از دست بدهد. بنابراين سياهچاله کوچک بايد بوسيله تبخير کوچکتر و کوچکتر شود و بالاخره هنگامي که ديگر خيلي خيلي کوچک شد يک مرتبه تبخير آن حالت انفجاري به خود گرفته و تشعشعاتي حتي با انرژي بيشتر از اشعه ايکس منتشر کند. اشعه منتشر شده از اين طريق اشعه گاما خواهد بود.
o سياهچاله‌هاي کوچکي که 15 ميليون سال پيش هنگام نخستين انفجار بزرگ جهان ايجاد شده‌اند، اکنون ممکن است در حال ناپديد شدن باشند. هاوکينگ اندازه اوليه آنها و نوع اشعه گامايي را که هنگام انفجار توليد مي‌کنند، حساب کرد.

انواع سياهچاله

1- شوارتس شيلد: ساده ترين نوع سياهچاله‌هاست، بار و چرخش ندارد، تنها يک افق رويداد و يک فوتون کره دارد، از آن نمي توان انرژي استخراج کرد. شامل تکينگي ، نقطه‌اي است که در آن ماده تا چگالي نامحدود در هم فرو رفته است.
2- رايزنر- نورد شتروم: هم بار دارد وهم چرخش ، مي تواند دو افق رويداد داشته باشد ، اما تنها يک فوتون کره دارد. شامل يک تکينگي نقطه اي است که وجود آن در طبيعت نامحتمل است، زيرا بارهاي آن همديگر را خنثي مي کنند.
3- کر: چرخش دارد، اما بار ندارد. بيضي و از بيروني حد استاتيک است. منطقه تيره ميان افق رويداد و حد استاتيک ارگوسفر است، که مي توان از آن انرژي استخراج کرد. مي تواند دو افق رويداد و دو حد استاتيک داشته باشد. دو فوتون کره دارد. شامل يک تکينگي حلقه‌اي است.
4- کر- نيومان: هم بار دارد و هم چرخش ، همان سياهچاله کر است، جز اينکه بار دارد، ساختارش شبيه ساختار سياهچاله کر است. مي‌توان از آن انرژي استخراج کرد. يک تکنيگي حلقه‌اي دارد.
6. به نظر پژوهشگران چهارنوع سياهچاله همچنانکه ذکر شد مي تواند وجود داشته باشند. مهمترين موضوع در باب سياه چاله آنست که ، بدانيم ماده در داخل سياهچاله‌اي که حاصل آمده است در نهايت به چه سرنوشتي دچار مي شود؟ اختر فيزيکدانان مي‌گويند:اگر مقداري ماده به داخل حفره سياه از قبيل آنچه که از يک ستاره وزين مرده بجاي مانده بيندازيد، نتيجه نهايي همواره الزاما يک چيز خواهد بود و تنها جرم ، بار الکتريکي و اندازه حرکت زاويه اي که جسم با خود حمل مي کند باقي خواهند ماند. اما اگر کل جهان به داخل حفره سياه خود بيفتد، يعني به شکل سياهچاله در آيد، ديگر حتي کمياب بنيادي (جرم) ، بار الکتريکي و اندازه حرکت زاويه اي نيز ناپديد مي گردند.

مجهولات سياهچاله‌ها

اگر ستاره شناسان بتوانند نوع پرتوهايي که هاوکينگ پيش بيني کرده است، شناسايي کنند، مدرک خوبي براي تأييد تشکيل و وجود سياهچاله بدست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهاي پيش بيني شده کشف نشده‌اند. با اينحال هر لحظه ممکن است اين پرتوها شناسايي شوند. دليل تابش اشعه ايکس از حفره سياه اين است که جرمي که توسط لا وارد شده باشيد طوفانهاي ستاره‌اي خود ستاره ، از سطح آن مي‌گريزند، در فاصله مناسبي که به حفره سياه رسيدند، توسط حفره شکار مي‌شوند و در مداري به دور حفره شروع به چرخش کرده و به اين ترتيب شکل يک ديسک عظيم را تشکيل مي‌دهند.
با توجه به اين نکته که لايه‌هاي داخلي‌تر ديسک سريعتر از لايه‌هاي خارجي مي‌چرخند، در اثر اصطکاک لايه‌هاي مختلف ديسک گرم شده و شروع به تابش اشعه ايکس مي‌کنند. به اين ديسک ، ديسک تجمعي گفته مي‌شود. اين حالت براي اولين بار در لا وارد شده باشيدستاره دوتايي (دجاجه1-X) مشاهده شده است. احتمالا قطر خود حفره سياه (قطر افق حادثه) 30 کيلومتر است و براي تمامي ستاره دوتايي سياهچاله ساختمان به همين شکل است.
منبع:http://www.academist.ir
/خ