علمی

10 سؤالی که ممکن است درباره سیاهچاله ها داشته باشید

سیاهچاله یک شیء بسیار متراکم در فضا است که از آن هیچ نوری نمی تواند فرار کند. در حالی که سیاهچاله ها مرموز و عجیب و غریب هستند ، اما نتیجه اصلی چگونگی کار گرانش نیز هستند: هنگامی که بسیاری از جرم ها در یک فضای کوچک به اندازه کافی فشرده می شوند ، درنتیجه منجر به شکافی در فضا و زمان میشوند که یک تکینگی خوانده می شود… جاذبه سیاهچاله به اندازه ای قدرتمند است که قادر خواهد بود مواد اطراف را بکشد و آن را ” در بر گیرد و یا اصطلاحا بخورد”.

در اینجا 10 سوال وجود دارد که شاید بخواهید درباره سیاهچاله ها بدانید:

Galaxy NGC 1068
Galaxy NGC 1068 در این تصویر ترکیب نور مرئی و اشعه X نشان داده شده است. پرتوهای X پر انرژی (مگنتا) توسط تلسکوپ طیف سنج هسته ای ناسا یا NuSTAR گرفته شده است ، بر روی تصاویر نور مرئی از هر دو تلسکوپ فضایی هابل ناسا و نقشه Sloan Digital Sky پوشانده شده است. نور اشعه ایکس از یک سیاه چاله سوپر فعال که به عنوان quasar نیز شناخته می شود و در مرکز کهکشان قرار دارد، گرفته شده است. این سیاهچاله فوق العاده به دلیل نزدیکی نسبتاً نزدیک به کهکشان ما ، مورد مطالعه گسترده قرار گرفته است. منبع تصویر: NASA / JPL-Caltech / Roma Tre Univ.

1. چگونه می توانیم از سیاه چاله ها اطلاعات به دست آوریم در صورتی که نوری از آنها عبور نمیکند و نمیتوانیم ببینیم آنها را؟

هیچ نوری از هر نوع ، از جمله اشعه X ، نمی تواند از درون افق رویداد یک سیاه چاله فرار کند ، منطقه ای که فراتر از آن بازگشتی وجود ندارد. تلسکوپ های ناسا که مشغول مطالعه سیاهچاله ها هستند ، محیطهای اطراف سیاهچاله ها را بررسی می کنند ، جایی که مواد بسیار نزدیک به افق رویداد وجود دارد. ماده به محض کشیده شدن به سمت سیاهچاله ، میلیون ها درجه گرم می شود ، بنابراین در پرتوهای X می درخشد. گرانش زیاد سیاهچاله ها نیز فضا را منحرف می کند ، بنابراین می توان تأثیر نیروی گرانشی نامرئی را روی ستاره ها و اشیاء دیگر مشاهده کرد.

jets emanating from disc of stars
در سال 2015 ، محققان یک سیاه چاله به نام CID-947 را کشف کردند که بسیار سریعتر از کهکشان میزبان آن رشد کرد. سیاه چاله در مرکز کهکشان تقریبا 7 میلیارد برابر جرم خورشید ما است و آن را در میان بزرگترین سیاهچاله های کشف شده قرار می دهد. با این حال ، جرم کهکشان طبیعی است. از آنجا که نور آن باید مسافت بسیار طولانی را طی کند و با توجه به مسافت آن با ما ، دانشمندان در دورانی که جهان کمتر از 2 میلیارد سال سن داشته است ، آن را مشاهده کردند ، فقط 14 درصد از سن فعلی آن (تقریبا 14 میلیارد سال از bigbang گذشته است). منبع تصویر: M. Helfenbein ، دانشگاه ییل / OPAC

2- چقدر طول می کشد یک سیاه چاله ایجاد شود؟

سیاه چاله با جرم ستاره ای  با جرم ده ها برابر جرم خورشید ، ممکن است بعد از سقوط یک ستاره عظیم ، در عرض چند ثانیه شکل بگیرد. این سیاهچاله ها نسبتاً کوچک نیز می توانند از طریق ادغام دو بقایای ستاره ای متراکم به نام ستاره های نوترونی ساخته شوند. یک ستاره نوترونی همچنین می تواند برای ایجاد یک سیاهچاله بزرگتر با سیاهچاله ای ادغام شود ، یا دو سیاهچاله ممکن است برخورد کنند. ادغام مانند اینها به سرعت سیاهچاله ها را ایجاد می کند و در زمان فضا به نام امواج گرانشی موج هایی ایجاد می کنند.

سیاهچاله های غول پیکر که در مراکز کهکشان ها یافت می شوند ، مرموز تر هستند- سیاه چاله های “فوق العاده ای” که می توانند میلیون ها یا میلیارد ها برابر وزن جرم خورشید باشند. برای رسیدن به این اندازه بسیار بزرگ  کمتر از یک میلیارد سال ممکنه زمان ببرد ، اما مشخص نیست که به طور کلی چقدر طول می کشد تا شکل بگیرد.

donut shaped ring of material
دانشمندان با استفاده از مشاهدات تلسکوپ Event Horizon از مرکز کهکشان M87 اولین تصویر از یک سیاه چاله را بدست آوردند. این تصویر یک حلقه روشن را نشان می دهد که دلیل خمیدگی نور ، گرانش شدید در اطراف سیاه چاله است که 6.5 میلیارد برابر عظیم تر از خورشید ما است. منبع تصویر: Image credit: Event Horizon Telescope Collaboration

3. چگونه دانشمندان جرم یک سیاه چاله بزرگ را محاسبه می کنند؟

این تحقیق شامل بررسی حرکت ستاره ها در مراکز کهکشان ها است. این حرکات حاکی از جسمی تاریک و عظیم است که جرم آن از سرعت ستاره ها قابل محاسبه است. ماده ای که در سیاه چاله می افتد به جرم سیاهچاله می افزاید. جاذبه آن از جهان ناپدید نمی شود.

b
این انیمیشن فعالیت پیرامون یک سیاه چاله را نشان می دهد. در حالی که ماده ای که از افق رویداد سیاه چاله عبور کرده است دیده نمی شود ، چرخش مواد در خارج از این آستانه به میلیون ها درجه شتاب می یابد و در پرتوهای ایکس تابش می شود. منبع تصویر: CXC / A.Hobart

4- آیا سیاه چاله ممکن است کل یک کهکشان را “دربرگیرد یا اصطلاحا بخورد”؟

نه. به هیچ وجه سیاهچاله ای نمی تواند کل کهکشان را بخورد. نیروی گرانشی سیاه چاله های فوق العاده موجود در وسط کهکشان ها بسیار زیاد است ، اما تقریباً به اندازه کافی برای خوردن کل کهکشان نیست.(پس میتوان با این صحبت های ناسا پاسخ اینکه ایا ممکن است ما در یک سیاهچاله عظیم باشیم یعنی کهکشهان ما در یک سیاهچاله عظیم باشد خیر است.)

b
این تصویر ، جریانی درخشان از یک ستاره را نشان می دهد که توسط یک سیاه چاله فوق العاده بزرگ در حال بلعیده شدن است .سیاهچاله توسط یک حلقه گرد و غبار احاطه شده است. هنگامی که یک ستاره به اندازه کافی نزدیک می شود توسط یک سیاه چاله بلعیده شود ، مواد ستاره ای در هنگام گرانش کشیده و فشرده می شوند و انرژی زیادی را آزاد می کنند. منبع تصویر: NASA / JPL-Caltech

5- در صورت سقوط در سیاه چاله چه اتفاقی می افتد؟

مطمئناً خوب نخواهد بود! اما آنچه در مورد فضای داخلی سیاهچاله ها می دانیم از تئوری عمومی نسبیت آلبرت انیشتین ناشی می شود.

برای سیاهچاله ها ، ناظران از دور فقط مناطق خارج از افق رویداد را مشاهده می کنند ، اما ناظران فردی که در سیاه چاله قرار می گیرند ، یک “واقعیت” دیگر را تجربه می کنند. اگر وارد افق رویداد شوید ، درک شما از فضا و زمان کاملاً تغییر می کند. در عین حال ، جاذبه بی حد و حصر سیاهچاله شما را به صورت افقی فشرده می کند و شما را به صورت عمودی مانند ماکارونی قطعه قطعه میکند ، به همین دلیل دانشمندان این پدیده (بدون شوخی) را “spaghettification” می نامند.

خوشبختانه ، هرگز برای کسی این اتفاق نیفتاده است – سیاه چاله ها خیلی دور هستند تا بتوانند از منظومه شمسی ما هر چیزی را بکشند. اما دانشمندان مشاهده کرده اند که سیاهچاله ها در حال تجزیه ستاره ها هستند ، فرایندی که انرژی فوق العاده ای را آزاد می کند.

b
رصدخانه NASA’s Chandra سرعت باد شدید اشعه ایکس را که از دیسک در اطراف سیاهچاله مشاهده می شودررا کشف کردند. این تصور هنرمندانه نشان می دهد که چگونه نیروی سنگین سیاه چاله ، در سمت چپ ، گاز را از یک ستاره همراه در سمت راست دور می کند. این گاز ، دیسک گاز داغ را در اطراف سیاهچاله تشکیل می دهد و باد از این دیسک با سرعت 20 میلیون مایل در ساعت یا تقریباً 3٪ سرعت نور خارج می شود. اعتبار تصویر: NASA / CXC / M.Weiss |

6. اگر خورشید به سیاه چاله تبدیل شود ، چه می شود؟

خورشید هرگز به سیاه چاله تبدیل نخواهد شد زیرا خورشید برای انفجار به اندازه کافی بزرگ نیست. در عوض ، خورشید به بقایای ستاره ای متراکم تبدیل می شود که به آن کوتوله سفید گفته می شود.

اما اگر به صورت فرضی ، خورشید ناگهان با همان توده ای که امروزه دارد به سیاه چاله تبدیل شود ، این بر مدار سیارات تأثیر نمی گذارد ، زیرا تأثیر گرانشی آن بر منظومه شمسی یکسان خواهد بود. بنابراین ، زمین همچنان به دور خورشید می چرخد بدون اینکه به درون آن کشیده شود – گرچه عدم تابش نور خورشید برای زندگی روی کره زمین فاجعه بار خواهد بود.

b
منطقه مرکزی کهکشان ما ، کهکشان راه شیری ، حاوی مجموعه اشیاء عجیب و غریب از جمله سیاهچاله ای بزرگ به نام Sagittarius A* است و وزن آن در حدود 4 میلیون برابر جرم خورشید است ، ابرهای گاز در دمای میلیون ها درجه ، ستاره های نوترونی و ستاره های کوتوله سفید تشکیل شده است. منطقه اطراف Sagittarius A* در این تصویر ترکیبی از داده های Chandra (سبز و آبی) همراه با داده های رادیویی (قرمز) از تلسکوپ MeerKAT در آفریقای جنوبی نشان داده شده است منبع تصویر: X-Ray: /NASA / CXC / UMass / MeerKAT

7. آیا سیاهچاله ها تاثیری در سیاره ما داشته اند؟

سیاهچاله های انبوه ستاره ای هنگام انفجار یک ستاره عظیم باقی مانده اند. این انفجارها عناصری مانند کربن ، نیتروژن و اکسیژن را که برای زندگی لازم است به فضا توزیع میکنند . ادغام بین دو ستاره نوترونی ، دو سیاه چاله  یا یک ستاره نوترونی و سیاه چاله ، عناصر سنگین را در اطراف آن گسترش می دهد که ممکن است روزی بخشی از سیارات جدید شود.

شوک ناشی از  امواج انفجارهای ستاره ای همچنین ممکن است باعث ایجاد ستاره های جدید و منظومه شمسی جدید شود. بنابراین ، به تعبیری ، وجود خود را بر روی زمین مدیون انفجارهای دیرینه و این حوادث تصادفی هستند که سیاهچاله ها را تشکیل داده اند.(البته تصادفی نیستند کار خداست)

در مقیاس بزرگتر ، به نظر می رسد بیشتر کهکشان ها دارای سیاهچاله های فوق العاده عظیم در مراکز خود هستند. ارتباط بین شکل گیری این سیاهچاله های فوق العاده عظیم  و شکل گیری کهکشان ها هنوز مشخص نیست. این احتمال وجود دارد که یک سیاه چاله می تواند در شکل گیری کهکشان راه شیری ما نقش داشته باشد. اما این مشکل مرغ و تخم مرغ – یعنی این که اول کدوم آمد کهکشان یا سیاه چاله؟ – یکی از معماهای بزرگ جهان ماست.

b
این تصویر هنرمندانه دوردست ترین سیاه چاله ای که تاکنون کشف شده را نشان می دهد. فقط 690 میلیون سال پس از بیگ بنگ . منبع تصویر: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

8- دورترین سیاهچاله ای که تاکنون دیده اید چیست؟

دورترین سیاهچاله که تاکنون کشف شده است در یک کهکشان در حدود 13.1 میلیارد سال نوری از زمین واقع شده است. (سن جهان در حال حاضر حدود 13.8 میلیارد سال تخمین زده می شود ، بنابراین این بدان معنی است که این سیاه چاله حدود 690 میلیون سال پس از Big Bang وجود داشته است.)

این سیاهچاله فوق العاده همان چیزی است که ستاره شناسان آن را “quasar” می نامند ، جایی که مقادیر زیادی گاز  به سرعت در حال ریختن داخل سیاهچاله است که خروجی انرژی هزار برابر بیشتر از خود کهکشان است. روشنایی شدید آن باعث شده که ستاره شناسان بتوانند آن را در چنین مسافت زیادی تشخیص دهند.

b
منطقه مرکزی این تصویر دارای بالاترین غلظت با سیاهچاله هایی فوق العاده عظیم است که تاکنون دیده شده و حدود یک میلیارد در کل آسمان است. بیش از 7 میلیون ثانیه زمان برده شده تا Chandra این تصویر را مشاهده کند ، این تصویر در سال 2017 به ثبت رسیده که بخشی از Chandra Deep Field-South است. منبع تصویر: NASA/CXC/Penn State/B.Luo et al

9- اگر هیچ چیزی نتواند از سیاهچاله فرار کند ، پس آیا سرانجام تمام جهان در آن فرو نمی رود؟

جهان مکان بزرگی است. به طور خاص ، اندازه منطقه ای که یک سیاه چاله خاص دارای تأثیر گرانشی قابل توجهی است در مقایسه با اندازه یک کهکشان کاملاً محدود است. این حتی برای سیاهچاله های فوق العاده عظیم همانند آنچه در وسط راه شیری یافت می شود صدق می کند. این سیاهچاله ها احتمالاً قبلاً ،  بیشتر یا تمام ستاره هایی را که در نزدیکی آنها تشکیل شده اند را “خورده اند” ، و ستاره های دورتر از گرانش این سیاهچاله ها در امان هستند. از آنجا که این سیاهچاله در حال حاضر چند میلیون برابر جرم خورشید وزن دارد ،  اگر چند ستاره به اندازه خورشید را ببلعند و در جرم خود بزرگ شوند باز هم هیچ خطری برای زمین (که در فاصله 26000 سال نوری از سیاهچاله راه شیری قرار دارد) وجود ندارد.

b
در این تصویر سیاهچاله و دیسک اطراف آن ، گاز مارپیچ به سمت سیاهچاله درست در خارج از آن جمع می شود و یک ترافیک فشرده ایجاد می کند. برای سیاهچاله های کوچکتر این ترافیک نزدیکتر است ، بنابراین پرتوهای X در یک بازه زمانی کوتاهتر ساطع می شوند. منبع تصویر: ناسا

10. آیا سیاهچاله ها می توانند کوچکتر شوند؟

بله. فیزیکدان فقید استفن هاوکینگ اظهار داشت که در حالی که سیاهچاله ها با خوردن مواد بزرگتر می شوند ، اما آنها به آرامی کوچک می شوند زیرا در حال از دست دادن مقادیر کمی از انرژی به نام “تابش هاوکینگ” هستند.

تابش هاوکینگ به دلیل ایجاد فضای خالی یا خلاء ، واقعاً خالی نیست. این در واقع دریایی از ذرات است که به طور مداوم در درون و خارج از هستی قرار می گیرد. هاوکینگ نشان داد که اگر جفت ذره ای  در نزدیکی یک سیاهچاله ایجاد شود ، این احتمال وجود دارد که یکی از آنها قبل از ، از بین رفتن به سیاه چاله کشیده شود. در این رویداد ، شریک اش به فضا فرار می کند. انرژی این امر از سیاه چاله حاصل می شود ، بنابراین سیاه چاله به آرامی انرژی و جرم را با این فرآیند از دست می دهد.

سرانجام  در تئوری  سیاهچاله ها از طریق تابش هاوکینگ تبخیر می شوند. اما برای اکثر سیاه چاله ها که می دانیم تبخیر قابل توجهی می کنند ، بیشتر از کل عصر جهان این اتفاق طول می کشد. سیاهچاله ها  حتی آنهایی که در حدود چند برابر جرم خورشید هستند ، برای یک زمان واقعاً طولانی مدت واقع خواهند شد!

منبع : solarsystem.nasa.gov

برچسب ها
مشاهده بیشتر

نوشته های مشابه

2 دیدگاه

  1. اون تیکه (کار خداست) کل مطلب رو تحت الشعاع قرار داد ..بنظرم برای کسی که مروج علم هست اونم فیزیک اصلا قشنگ نیست همچین تفکری یا حداقل میتونید نظرتون رو برای خودتون نگر دارید .. مطمعنم ناسا اگر همچین چیزیو بشنوه برای خودش متاسف میشه که چه اشخاصی دنبال میکنند نتیجه تلاشهاشونو ….
    موفق باشید

    1. ببینید دوست عزیز من اون قسمت رو داخل پرانتز گذاشتم که به معنی نظر خودمه و کلا پرانتز در ترجمه به معنی نظر نویسنده است موضوع دوم اینه که انسان اگه چیزی رو درک کنه یا نکنه حتی ناسا که بسیاری از مباحث براش گنگه معمولا یا کار خدا میدونه یا یوفو میدونه یا جادو و ماورا و یا کاملا علمی و فیزیکی میدونه که هنوز کشف نشده و…. این مربوط به نظرات انسان ها در دسته بندی های مختلف است که هر شخص آزادانه پاسخ بده که علت پدید چیه!اگر شما خدا را علت پدیده نمیدونید من به شما اعتراض نمیکنم که چرا خدا را قبول دارید یا ندارید!پس شما هم حق اعتراض به بنده رو ندارید!
      مورد سوم در مورد ناسا که متاسف میشه که بدونه دنبال کننده هاش کیه باید عرض کنم آیا شما کاملا مطمئن هستید که کل کارکنان ناسا تمام پدید های کهکشان و زمین و … را علتش رو علم خدا نمی دانند؟!مطمئنا جواب خیر است و حداقل برخی از کارکنان ناسا هم به خدا ایمان دارند و هم از علم یک قدرت بزرگ آگاهی دارند ، حال علت اینکه تو این موضوعات وارد نمیشوند، نظر شخصی :دلایل خودشونو دارن ، ولی اینجا یک سایت آزاده نظر هر کسی آزاده و محترم تا جایی که توهین به کسی نباشه به همین دلیل کامنتتون پذیرفته شد ،هر کسی یه فکری میکنه نسبت به پدیده ها حتی نویسنده های سایت ، در نهایت نتیجه گیری با خوانندگان است!شما هم موفق باشید

پاسخی بگذارید

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

دکمه بازگشت به بالا
بستن