داستان سیاه‌چاله‌ها ـ ۳
به نام خدا
… ادامه‌ی داستان
براساس ویژگی‌هایی که برای نیروی جاذبه (گرانش) بیان کردیم نتیجه می‌‌گیریم که هرچقدر جرم یک جسم نجومی (مثلا یک سیاره، قمر یا یک ستاره) بیشتر و بزرگتر باشد، آن کره با قدرت و جاذبه بیشتری اجسام دیگر را به سوی خود جذب میکند.
این کاملا مشخص و ثابت شده است که کره‌ای کوچک همچون ماه با نیروی کمی اجسام را به سوی خودش جذب می کنند ولی زمین با نیروی قوی‌تر و بزرگتر.
به همین صورت سیاره غول پیکر مشتری، گرانش قوی‌تری دارد و در نهایت شدت و قدرت گرانش هیچکدام از کره‌های موجود در منظومه شمسی به پای جاذبه خورشید نخواهد رسید.
حال
اگر بخواهیم به صورت فرضی جسم کوچکی نظیر یک توپ را از سطح هر کدام از کره‌هایی که نام بردیم به سمت «بالا» پرتاب کنیم تا در نهایت از دام گرانش و جاذبه آن کره خارج شود و از آن جدا شود؛ نیاز به قدرت‌ها یا نیروهای متفاوتی داریم.
واضح است که بیشترین قدرت و نیرو را باید بر سطح خورشید به آن توپ کوچک وارد کنیم تا بتواند از قید جاذبه خورشید فرار کند.
اخترشناسان اصطلاحی به کار می‌برند که «سرعت فرار» از سطح یک جسم نام دارد.
این سرعت فرار عبارت است از کمترین سرعتی که باید به یک جسم (مانند همان توپ) بر سطح یک کره (مثلاً زمین، سیاره‌ها، خورشید و حتی ستاره‌ها) بدهیم تا آن جسم به صورت عمودی از سطح آن کره جدا شود و از قید گرانش آن فرار کند؛ البته با فرض این‌که نیروی مقاومت هوا یا اتمسفر وجود نداشته باشد.
نمی‌دانم که خود نیوتن در مورد محاسبه سرعت فرار یا قوانین آن فعالیتی کرده است یا خیر؛ اما در زمان‌های بعد از او برای دانشمندان مشخص شده بود که سرعت فرار از سطح یک کره به دو ویژگی آن بستگی دارد:
- شعاع آن کره
- مقدار جرم کره
هر چقدر شعاع کره کوچک‌تر و مقدار جرم آن بیشتر باشد، سرعت فرار هم از سطح آن بیشتر خواهد بود (و برعکس).
به عنوان مثال سرعت فرار از سطح ماه ۲٫۴ کیلومتر بر ثانیه است و مقدار آن در سطح زمین به ۱۱٫۲ کیلومتر بر ثانیه می‌رسد و در نهایت برای فرار از جاذبه قدرتمند خورشید، باید به سرعت ۶۱۷٫۵ کیلومتر بر ثانیه در سطح خورشید رسید تا از قید جاذبه آن رها شد!
اجازه دهید کمی به زبان آدمیزاد بیان کنم:
در مورد زمین، اگر آن توپ مورد نظرمان را با ضربه‌ای بسیار محکم به بالا (عمودی) پرتاب کنیم به شرطی که سرعتش هنگام پرتاب ۴۰٫۲۷۰ کیلومتر بر ساعت (= ۱۱٫۲ کیلومتر برثانیه) بشود، آن وقت می‌تواند از جاذبه زمین فرار کند و دیگر به زمین بازنگردد. (البته حواسمان باشد که اثر مقاومت هوای موجود در جوّ را در نظر نگرفتیم و در واقع باید کمی بیش از این مقدار به آن توپ سرعت بدهیم!)
احتمالا کمی دچار تعجب شده‌اید! ولی همین است دیگر، خاصیت نیروی جاذبه است و زمین هم یک کره‌ی بسیار بزرگ و سنگینی است برای خودش!
دیگر خودتان سرعت فرار از سطح خورشید را مقایسه کنید که چقدر زیاد و عظیم خواهد بود!
حالا تصور بکنید که ستاره‌هایی که چندین برابر خورشید سنگین‌تر و فشرده‌تر هستند چه سرعت فرار بزرگ و غیرقابل تصوری خواهند داشت.
و این‌جا جایی است که آرام آرام، سر و کله‌ی سیاه‌چاله‌های مرموزمان پیدا خواهد شد.
زمانی که در قرن هجدهم میلادی (به صورت دقیق در ۱۷۸۳ میلادی) یک دانشمند انگلیسی که علاقه و تجربه زیادی به مطالعه و پژوهش در مورد نیروی گرانش داشت، فرض عجیبی را مطرح کرد:
ستاره‌های تاریک
ادامه دارد … .
محمد همایونی
شنبه ۲۸ اردیبهشت ۱۳۹۸
