قالب وردپرس
خانه / مقالات / اخترفیزیک / سیاه چاله چیست؟

سیاه چاله چیست؟

شاید شگفت‌انگیزترین اجرام کیهانی سیاه چاله‌ها باشند. یک سیاه چاله با نیروی گرانش بسیار عظیمش هر چیزی را به درون خود می‌بلعد، و هیچ چیزی حتی نور قادر به فرار از آن نیست. در این مقاله کوتاه با این اجرام آسمانی عجیب آشنا می‌شویم.

تصویر خیالی از سیاه چاله
سیاه چاله

گرانش: نیروی اصلی

اصلی‌ترین و کلیدی‌ترین نیرویی که در یک ستاره اثر می‌گذارد نیروی گرانش است. درواقع این نیرو است که باعث ایجاد و شکل‌گیری ستاره می‌شود، سیر تحول و زندگی ستاره را کنترل می‌کند و در نهایت هم نوع مرگ یا مراحل پایانی عمر آن ستاره را مشخص می‌کند. البته این نیرو بستگی مستقیم به جرم ستاره دارد، یعنی به مقدار ماده‌ای که ستاره را ساخته است. به همین علت در بررسی تحولات ستاره‌ای، طبقه‌بندی ستارگان براساس جرم آن‌ها انجام می‌شود که جرم آن‌ها هم برپایه جرم خورشید بیان می‌شود.

ستارگانی که جرم آن‌ها بسیار زیاد است و بیش از ۲۰ برابر خورشید جرم دارند، عمر بسیار کوتاهی دارند و در آخر با یک انفجار مهیب ابرنواختری، به زندگی خود خاتمه می‌دهند. در اثر این انفجار مقدار بسیار زیادی از ماده ستاره به فضا پرتاب می‌شود و فقط هسته کوچکی از ستاره باقی خواهد ماند. برای چنین ستارگان بزرگی، جرم این کره باقی‌مانده بیش از ۳ برابر جرم خورشید خواهد بود. از طرفی این کره هنگام انفجار ابرنواختری و پس از آن دچار یک رُمبش (فروریزش) شدیدی می‌شود که قطر آن را به کمتر از ۱۰ کیلومتر می‌رساند. وجود چنین جرم زیادی در یک حجم بسیار کوچک باعث می‌شود نیروی جاذبه (گرانش) آن بسیار قوی و شدید شود. در این حال نیروی گرانش به قدری زیاد می‌شود که حتی نور هم توان جدا شدن از سطح آن را نخواهد داشت. چنین جسمی یک سیاه چاله است.

نیروی گرانش در ستاره
نیروی گرانش

سرعت فرار

توضیح بیشتر این‌که، هر جسمی با توجه به جرم و تراکمی که در خود دارد نیروی جاذبه خاصی را ایجاد می‌کند. این نیروی جاذبه (گرانش) اجسام مجاورش را به سمت آن جذب می‌کند. مثلا زمین به همه اجسام مجاورش نیروی جاذبه مشخصی وارد می‌کند و آن‌ها را به سمت خودش می‌کشد. حال اگر بخواهیم یک جسم کوچکی را مثلا یک توپ را از سطح زمین دور کنیم باید آن را به بالا پرتاب کنیم. تجربه کرده‌اید که هر چه قدرت شما در پرتاب بیشتر باشد، توپ سرعت بیشتری می‌گیرد و به ارتفاع بالاتری از زمین می‌رسد. حال اگر سرعتی که به توپ می‌دهید آن‌قدر زیاد باشد که توپ از سطح زمین به قدری بالا رود که دیگر برنگردد، توپ از قید گرانش زمین فرار می‌کند.

به این سرعت مورد نیاز، سرعت فرار از سطح زمین گفته می‌شود که فقط بستگی به اندازه و جرم زمین دارد. به عنوان مثلا سرعت فرار از سطح زمین در منطقه استوا، برابر ۱۱/۲ کیلومتر بر ثانیه است (کمی بیش از ۴۰٫۰۰۰ کیلومتر بر ساعت!!) . اگر جسم مرکزی که در این‌جا کره زمین است، متراکم‌تر (چگال‌تر) و پرجرم‌تر باشد، این سرعت فرار بیشتر خواهد بود. سرعت فرار از سطح خورشید به مراتب بیش از زمین و سرعت فرار از سطح ماه خیلی کمتر از زمین است.

سرعت فرار از سطح زمین
سرعت فرار از زمین

به موضوع اصلی برگردیم که سیاه چاله بود. در واقع در یک سیاه چاله قدرت نیروی گرانش در سطح آن به قدری زیاد و عظیم است که سرعت فرار از سطح آن بیش از سرعت نور شده است. در نتیجه هیچ جسم یا علامتی قدرت فرار از سطح آن را نخواهد داشت. حتی نور هم نخواهد توانست از سطح آن فرار کند. چرا که بیشترین سرعتی که در طبیعت می‌توان به دست آورد، سرعت نور است.

پیشنهاد می‌کنم مقاله «۷نکته از سیاه‌چاله‌ها» را هم ببینید

افق رویداد

البته وضع این طور نیست که سیاه چاله‌ها مثل یک جاروبرقی باشند که همه چیز را به درون خود می‌مکند. بلکه اگر ماده و جسمی به فاصله خاصی از مرکز آن برسد، در دام گرانش آن خواهد افتاد. این فاصله (یا شعاع) بستگی مستقیم به جرم سیاه چاله دارد و به «شعاع شوارتزشیلد» معروف است و سطحی که پیرامون آن در این شعاع قرار دارد «افق رویداد» نام دارد. مثلا اگر خورشید می‌توانست به یک سیاه چاله تبدیل شود، شعاع شوارتزشیلد آن ۳ کیلومتر می‌شد. و اگر جرم یک سیاه چاله ۱۰ برابر خورشید باشد، شعاع افق رویداد آن ۳۰ کیلومتر خواهد بود.

در فاصله‌های دورتر از افق رویداد، اتفاقی برسر اجسام نمی‌افتد مگر این‌که در یک مسیر مارپیچی در جهت جذب سیاه چاله باشد. ما از درون افق رویداد هیچ اطلاعی نداریم، چون هیچ علامتی وجود ندارد که از آن به بیرون نفوذ کند. فقط بر اساس مدل‌های ریاضی‌ای که براساس نسبیت عام و مکانیک کوانتومی بنا شده‌اند، می‌توانیم حدس بزنیم که در آن داخل چه خبرهایی هست.

تصویر خیالی از سیاه چاله
سیاه چاله

سیاه چاله‌های بسیار پرجرم

البته سیاه چاله‌هایی که فرآیند ایجادشان را توصیف کردیم، فقط یک نوع از سیاه چاله‌ها هستند. انواع دیگری از آن‌ها در کیهان موجود است که معروف‌ترین آن‌ها سیاه چاله‌های بسیارپرجرم در مرکز کهکشان‌های مارپیچی و بیضوی هستند. برخی از دانشمندان در اواخر قرن بیستم حدس می‌زدند که در مرکز برخی از کهکشان‌ها سیاه چاله‌های بسیار بزرگ وجود دارد. اکنون مطمئن هستیم که در مرکز کهکشان خودمان (راه شیری) یک سیاه چاله بسیار پرجرمی وجود دارد که حدود ۴/۳ میلیون برابر خورشید جرم دارد و در فضایی کمتر از مدار سیاره عطارد محصور است! حتی در مرکز برخی از کهکشان‌های دیگر سیاه چاله‌هایی با جرم‌های چند میلیارد برابر خورشید هم کشف شده است. سازوکار تشکیل این سیاه چاله‌های عظیم، غیر از آن چیزی است که در بالا توصیف شد.

سوالات بسیار

آیا سیاه چاله‌ای رصد و مشاهده شده است؟

اگر آن‌ها تاریکند پس چطور مشاهده می‌شوند؟

اگر به داخل آن‌ها سقوط کنیم، چه اتفاقی می‌افتد؟ چه چیزی مشاهده خواهیم کرد؟ آیا فضای بیرون را می‌بینیم؟ چه می‌بینیم؟

ماده در درون سیاه چاله چه می‌شود؟

انواع سیاه چاله‌ها چیست؟

اگر زمین از نزدیکی یک سیاه چاله عبور کند، چه می‌شود؟

این‌ها نمونه سوالات زیادی است که در خصوص سیاه چاله‌ها مطرح است و برای آن‌ها جواب‌های کاملی وجود دارد. می‌توانید جواب آن‌ها را در مقالات بخش اعضای ویژه سایت مطالعه کنید.

 

نویسنده:

محمد همایونی

همچنین ببینید

سحابی شاه تخته سحابی کارینا

ستاره ها و غبارها در سحابی شاه تخته

خیره شدن چشمانِ فروسرخ ویستا به درون یکی از بزرگ‌ترین سحابی‌های راه شیری سحابی شاه …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

عبارت زیر را کامل کنید: *

از هرکجای ایران! به راحتی در دوره‌های آموزش نجوم شرکت کنید‎:کلیک کنید
درک این مطلب که منزلگاه ما کجای این کیهانِ بی انتها قرار دارد چندان آسان نیست؛ در این کتابچه با استفاده از مقیاس "12 گام" در دوازده مرحله از محل سکونت خود تا ابعاد بزرگ عالم سفر می کنیم؛ تا هم جایگاه خودمان، هم ابعاد و عظمت این کیهان بی انتها را مشاهده کنیم.
ایمیل شما نزد ما امانت است.
12 گام
دانلود کتابچه 12 گام
با تشکر از توجه شما متأسفانه در حال حاضر مهلت ثبت نام پایان یافته است.
برای دانلود رزومه لطفا ایمیل خود را ثبت کنید:
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل های مزاحم بیزاریم.
به محض ثبت ایمیل تان، فایل را دانلود کنید:
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل های مزاحم بیزاریم.
تبریک به شما بابت این‌که به این مقاله علاقه‌مندید!
ثبت ایمیل‌تان الزامی نیست، ولی ارسال آن باعث ارتباط بیشتر ما با شما خواهد شد.
ثبت نام رایگان
اطلاعات شما نزد ما امانت است
برای شرکت در جلسه اول لطفا اطلاعات زیر را کامل کنید
تبریک به شما! ثبت نام انجام شد.
لطفا دستورالعمل حضور در کلاس‌های آنلاین را که در صفحه توضیحات همین دوره آمده است با دقت مطالعه کرده و انجام دهید. لینک ورود به کلاس هم چند دقیقه قبل از شروع کلاس برای شما ارسال می‌گردد.
برای ثبت نام در دوره‌های آنلاین،اطلاعات زیر را کامل کنید:
اطلاعات شما نزد ما امانت است
درود بر شما. متأسفانه مهلت ثبت نام این دوره به اتمام رسیده است. در صورت تمایل می‌توانید ایمیل خود را به همراه نام دوره مورد نظر؛ برای ما ثبت کنید تا هر زمان که ثبت نام دوره جدید شروع شد، به شما اطلاع دهیم. شاد و پیروز باشید.
ایمیل شما نزد ما امانت است
برای شما که به این موضوع علاقه‌مندید یک تخفیف 30% در نظر گرفته‌ایم. کافی است هنگام ثبت نام، در سبد خرید خود از کوپن تخفیف: NewMoon30 استفاده کنید. شاد و پیروز باشید.
تبریک !!
فرصت را از دست ندهید :)
برای دانلود نمونه فیلم از دوره مبانی نجوم، لطفا ایمیل خود را وارد کنید:
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل های مزاحم بیزاریم.
دوست عزیز: اگر قبل از مشاهده توضیحات دوره‌های آنلاین قصد خروج از سایت ستاره شناس را دارید، توصیه می‌کنم یک ویدئوی 12 دقیقه‌ای از فیلم‌های آموزشی دوره مبانی نجوم را دانلود کرده و مشاهده کنید. به محض ثبت ایمیل خود، آن را دانلود کنید:
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل های مزاحم بیزاریم.
لطفا ایمیل خود را ثبت کنید تا لینک دانلود نسخه باکیفیت فیلم به ایمیل شما ارسال شود:
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل‌های مزاحم بیزاریم.
به محض ارسال ایمیل‌، دانلود شروع می‌شود.
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل‌های مزاحم بیزاریم.
علاقه‌مندی شما به این دوره قابل تحسین است. یک تخفیف 38000 تومانی مخصوص شما:
mabani38
کد تخفیف بالا را هنگام ثبت نام در «سبد خرید» خود اعمال کنید.
تبریک به شما!
علاقه‌مندی شما به این دوره قابل تحسین است. یک تخفیف 38000 تومانی مخصوص شما:
solar38
کد تخفیف بالا را هنگام ثبت نام در «سبد خرید» خود اعمال کنید.
تبریک به شما!
اگر به شناخت کامل از منظومه شمسی علاقه‌مندید، پیشنهاد می‌کنم نگاهی هم به «دوره آنلاین منظومه شمسی» بکنید:
درود بر شما!
علاقه‌مندی شما به این دوره قابل تحسین است. یک تخفیف 19000 تومانی دیگر مخصوص شما:
mabani19
کد تخفیف بالا را هنگام ثبت نام در «سبد خرید» خود اعمال کنید.
تبریک به شما!
علاقه‌مندی شما به این دوره قابل تحسین است. یک تخفیف 19000 تومانی دیگر مخصوص شما:
sol19
کد تخفیف بالا را هنگام ثبت نام در «سبد خرید» خود اعمال کنید.
تبریک به شما!
لینک دانلود نقشه‌ها به ایمیل شما ارسال می‌شود، لطفا ایمیل خود را ثبت کنید:
ایمیل شما نزد ما امانت است و ما هم مثل شما از ایمیل‌های مزاحم بیزاریم.
آموزش نجوم به صورت آنلاین
جلسه اول فقط 5000 تومان!
ما می‌خواهیم مطمئن شوید این آموزش عالی است، پس جلسه اول را با 70 درصد تخفیف به شما می‌دهیم تا در صورت رضایت، دوره را ثبت نام کنید:
یک فرصت عالی مخصوص شما، برای فراگیری دانش زیبای نجوم. فقط نیاز به یک ایمیل معتبر دارید تا فیلم‌های این دوره به صورت روزانه، در مدت یک هفته برای شما ارسال شود.
ARE YOU READY? GET IT NOW!
Increase more than 500% of Email Subscribers!
Your Information will never be shared with any third party.
یک فرصت عالی مخصوص شما، برای فراگیری دانش زیبای نجوم. فقط نیاز به یک ایمیل معتبر دارید تا فیلم‌های این دوره به صورت روزانه، در مدت یک هفته برای شما ارسال شود.