سیاهچاله ها مناطقی در فضا هستند که گرانش آنها به قدری قوی است که هیچ چیز نمیتواند از آن فرار کند. نیمی از جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۰ به «راجر پنروز» برای فعالیتهای او در زمینه و فیزیک ریاضی تعلق گرفت که نشان داد سیاه چاله ها نتیجه اجتنابناپذیر نظریه نسبیت عام اینشتین هستند. نیم دیگر جایزه به «آندرهآ ام گز» و «راینهارد گنزل» اهدا شد زیرا نشان دادند یک سیاهچاله عظیم در مرکز کهکشان ما وجود دارد.
سیاهچاله ها بیشتر وقتها در حالت غیرفعال قرار دارند ولی زمانی که فعال هستند و ستارهها و گازها را میبلعند، منطقه نزدیک به آن ها میتواند از نظر درخشندگی از کل کهکشان میزبان پیشی بگیرد. کهکشانهایی که درون خود یک سیاه چاله فعال دارند، اختروش یا کوازار نامیده میشوند. با وجود همه اطلاعاتی که در چند دهه گذشته در مورد سیاه چاله ها به دست آوردهایم، هنوز رازهای بی پاسخ زیادی در مورد آنها وجود دارد. اگر میخواهید بدانید که چرا سیاه چاله ها ترسناک هستند تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
سیاهچالهها فراتر از پدیدههای شگفتانگیز کیهانی، کلید درک بسیاری از اسرار جهان هستند و در پیشرفت علم نقش مهمی دارند. مطالعه سیاهچالهها کاربردهای متعددی در علم و فناوری دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره میکنیم:
مثال عملی: تصویربرداری از سیاهچاله M87 نهتنها یک دستاورد علمی بود، بلکه الهامبخش نسل جدیدی از دانشمندان و علاقهمندان به نجوم شد. این اکتشاف نشان داد که همکاری جهانی و فناوریهای پیشرفته میتوانند اسرار کیهان را رمزگشایی کنند
تصور میشود که سیاه چاله با مرگ یک ستاره عظیم به وجود میآید. بعد از اینکه سوخت هسته ای ستاره تمام میشود، هسته آن به متراکمترین حالت مادهای که میتوان تصور کرد، یعنی صد برابر چگالتر از هسته اتم، متلاشی میشود. در این شرایط، پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها دیگر ذرههای مجزا نیستند.
از آنجایی که سیاه چاله ها تاریک هستند، وقتی پیدا میشوند که دور یک ستاره معمولی میچرخند. ویژگیهای یک ستاره معمولی به اخترشناسان اجازه میدهد تا ویژگیهای همدم تاریک آن را یعنی سیاهچاله، استنباط کنند.
سیاه چاله ها قبر ماده هستند و هیچ چیزی حتی نور، نمیتواند از آن ها فرار کند. سرنوشت هر کسی که در یک سیاه چاله بیافتد اسپاگتی شدن خواهد بود. استیون هاوکینگ نظریه اثر اسپاگتی را در کتاب خود با عنوان «تاریخ مختصر زمان» مطرح کرد. در اسپاگتی شدن، گرانش شدید سیاهچاله بدن را از هم میپاشد و استخوان ها، ماهیچه ها، رگ ها و حتی مولکول ها را از هم جدا میکند.
در طول ۳۰ سال گذشته، مشاهدههایی که با کمک تلسکوپ فضایی هابل انجام شده است، نشان میدهد که همه کهکشان ها در مرکز خود سیاه چاله دارند. کهکشان های بزرگتر سیاه چاله های بزرگتری دارند.
طبیعت میداند که چگونه سیاه چاله هایی با جرمهای متفاوت بسازد، از اجساد ستارههایی با جرم چند برابر خورشید گرفته تا هیولاهایی با جرم دهها میلیارد برابر خورشید که مانند تفاوت بین یک سیب و هرم بزرگ جیزه است.
ستارهشناسان تصویری از یک سیاه چاله و افق رویداد آن را منتشر کردهاند که در مرکز کهکشان بیضوی M87 قرار دارد و جرم آن ۷ میلیارد خورشیدی است. این سیاه چاله بیش از هزار برابر بزرگتر از سیاه چاله ای است که در کهکشان ما وجود دارد و کاشفان آن موفق به دریافت جایزه نوبل شدند.
سیاه چاله ها بیشتر مواقع تاریک هستند ولی وقتی گرانش آنها ستارهها و گازهای مجاور را به سمت خود میکشد، به مرکز فعالیتهای شدید تبدیل میشوند و مقدار زیادی تشعشع را بیرون میدهند. سیاهچاله های عظیم از دو نظر خطرناک هستند. ابتدا اگر خیلی به آنها نزدیک شوید، گرانش عظیمشان شما را به داخل میکشد و سپس اگر در فاز کوازار فعال خود باشند، توسط تشعشعهای پرانرژی منفجر خواهید شد.
شاید برایتان جای سوال باشد که یک کوازار چقدر روشن است؟ تصور کنید که شب بر فراز شهر بزرگی مانند لس آنجلس شناور هستید. تقریبا ۱۰۰ میلیون نور اتومبیل ها، خانه ها و خیابان های شهر را میتوانید ستاره های یک کهکشان در نظر بگیرید. در این مقایسه، سیاه چاله در حالت فعال خود مانند منبع نوری به قطر ۱ اینچ در مرکز شهر لس آنجلس است که صدها یا هزاران بار از کل شهر روشنتر است. کوازارها درخشانترین اجرام در جهان هستند.
| برای اطلاع از مقاله خورشیدگرفتگی چیست؟ روی لینک کلیک کنید. |
بزرگترین سیاهچاله که تاکنون کشف شده است، ۴۰ میلیارد برابر جرم خورشید یا ۲۰ برابر منظومه شمسی وزن دارد. در حالیکه سیاره های بیرونی منظومه شمسی ما هر ۲۵۰ سال یک بار دور خود میچرخند، این جرم بسیار سنگین تر هر سه ماه یک بار دور خود میچرخد. در واقع، لبه بیرونی آن با نصف سرعت نور حرکت میکند.
سیاهچاله های کلانجرم مانند سایر سیاه چاله ها یک افق رویداد دارند که باعث میشود دیده نشوند. همچنین، در مراکز آنها یک تکینگی وجود دارد که نقطهای در فضا است که چگالی آن بینهایت است. درون سیاهچاله برای ما قابل درک نیست، زیرا قوانین فیزیک در آن شکسته میشوند. زمان در افق رویداد منجمد شده و گرانش در تکینگی بینهایت میشود.
خبر خوب در مورد سیاهچاله های کلانجرم این است که میتوانید از سقوط در آنها جان سالم به در ببرید. اگرچه گرانش آنها قوی تر است، نیروی کشش ضعیفتری نسبت به یک سیاه چاله دارند و شما را به درون خود نمیکشند. اما خبر بد این است که افق رویداد لبه پرتگاه را نشان میدهد. هیچ چیز نمیتواند از درون افق رویداد فرار کند، بنابراین نمیتوانید از آن بیرون بیایید و تجربه تان را با دیگران به اشتراک بگذارید.
به گفته استیون هاوکینگ، سیاه چاله ها به آرامی در حال تبخیر شدن هستند. در آینده دور کیهان، مدتها بعد از این که همه ستاره ها مردند و کهکشان ها توسط انبساط پرشتاب کیهانی از دید خارج شدند، سیاهچاله ها آخرین اجرام باقیمانده خواهند بود.
پرجرمترین سیاهچاله ها سالهای غیرقابل تصوری طول می شد تا تبخیر شوند. بر اساس تخمین ها، تبخیر آنها شاید ۱۰ به توان ۱۰۰ سال یا ۱۰ با ۱۰۰ صفر سال طول بکشد. به عبارت دیگر، این پدیدههای ترسناک تقریبا ابدی هستند.
سیاهچالهها یکی از جذابترین موضوعات در اخترفیزیک مدرن هستند و اکتشافات اخیر درک ما را از آنها عمیقتر کرده است. پروژه تلسکوپ افق رویداد (Event Horizon Telescope - EHT) در سال ۲۰۱۹ اولین تصویر از یک سیاهچاله در کهکشان بیضوی M87 را منتشر کرد که جرمی معادل ۷ میلیارد برابر خورشید دارد. این تصویر، سایه افق رویداد سیاهچاله را نشان داد که با پیشبینیهای نظریه نسبیت عام اینشتین کاملاً سازگار بود. در سال ۲۰۲۲، EHT تصویر سیاهچاله کلانجرم کمان A* (Sagittarius A*) در مرکز کهکشان راه شیری را منتشر کرد که جرمی حدود ۴ میلیون برابر خورشید دارد.
دادههای آماری:
| نوع سیاهچاله | جرم | ویژگیها | مثالها |
|---|---|---|---|
| ستارهای | ۳-۲۰ برابر خورشید | از مرگ ستارگان عظیم تشکیل میشود | Cygnus X-1 |
| کلانجرم | میلیونها تا میلیاردها برابر خورشید | در مرکز کهکشانها قرار دارند | کمان A*، M87 |
| اولیه (نظری) | گرم تا کیلوگرم | در ابتدای کیهان شکل گرفتهاند | هنوز کشف نشده |
| متوسط | صدها تا هزاران برابر خورشید | در کهکشانهای خاص یافت میشوند | HLX-1 |
سیاهچالهها به دلیل ناتوانی نور در فرار از آنها، مستقیماً قابلمشاهده نیستند، اما اثرات گرانشی و تشعشعات آنها با ابزارهای پیشرفته رصد میشوند. در ادامه به مهمترین روشها و ابزارهای رصد سیاهچالهها اشاره میکنیم:
نکته: رصد سیاهچالهها نیازمند تجهیزات پیشرفته و تحلیل دقیق دادههاست، اما ابزارهای آماتوری میتوانند به شما کمک کنند تا کهکشانها و اجرام درخشان مرتبط با سیاهچالهها (مانند کوازارها) را مشاهده کنید. برای بهترین تجربه، از تلسکوپهایی با قابلیت رصد در محیطهای کمنور و دور از آلودگی نوری شهرها استفاده کنید.
نتیجه
به طور خلاصه، سیاه چاله ها به سه دلیل ترسناک هستند. اگر در سیاه چاله ای که پس از مرگ یک ستاره باقی مانده است بیافتید، تکه تکه خواهید شد. همچنین، سیاهچاله های عظیمی که در مرکز همه کهکشان ها دیده میشوند اشتهای سیریناپذیری دارند. دلیل سوم این است که سیاهچاله ها مکانهایی هستند که قوانین فیزیک در آنها نقض میشوند.
شاید شما هم با کمک تلسکوپ بتوانید این سیاهچاله ها را رویت کنید. تلسکوپ مورد نظر برای دیدن سیاره ها و ستاره ها و حتی سیاهچاله ها را می توانید تهیه کنید تا این اجرام آسمانی را ببینید. خرید تلسکوپ می تواند شما را با دنیای بالای سرتان بهتر و دقیق تر آشنا کند. شما می توانید با مراجعه به سایت موسسه طبیعت آسمان شب خرید تلسکوپ مد نظر خود را به راحتی انجام دهید.
سیاهچاله چیست؟
سیاهچاله منطقهای در فضا است که گرانش آن بهقدری قوی است که هیچ چیز، حتی نور، نمیتواند از آن فرار کند.
سیاهچالهها چگونه به وجود میآیند؟
سیاهچالهها معمولاً از مرگ ستارگان عظیم ایجاد میشوند، زمانی که سوخت هستهای ستاره تمام Ninety-Nine Percent Media تمام میشود و هسته آن به یک ماده بسیار متراکم فرو میریزد.
چرا سیاهچالهها قابلمشاهده نیستند؟
به دلیل گرانش شدید، نور نمیتواند از سیاهچاله فرار کند، بنابراین مستقیماً قابلمشاهده نیستند، اما اثرات گرانشی آنها روی ستارگان یا گازهای اطراف قابلتشخیص است.
چه کسانی جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۰ را برای سیاهچالهها دریافت کردند؟
راجر پنروز برای اثبات ریاضی وجود سیاهچالهها و آندرهآ گز و راینهارد گنزل برای کشف سیاهچاله عظیم در مرکز کهکشان راه شیری برنده جایزه نوبل شدند.
کوازار چیست؟
کوازار یا اختروش کهکشانی است که یک سیاهچاله فعال در مرکز آن قرار دارد و با بلعیدن ستارگان و گازها درخششی فوقالعاده تولید میکند که میتواند از کل کهکشان روشنتر باشد.
اثر اسپاگتی شدن چیست؟
اثر اسپاگتی شدن، که توسط استیون هاوکینگ مطرح شد، به دلیل گرانش شدید سیاهچاله، بدن یا ماده را بهصورت رشتههای نازک از هم میپاشد.
سیاهچالههای کلانجرم چیستند؟
سیاهچالههای کلانجرم، سیاهچالههایی با جرم میلیونها یا میلیاردها برابر خورشید هستند که معمولاً در مرکز کهکشانها قرار دارند.
افق رویداد سیاهچاله چیست؟
افق رویداد مرزی نامرئی اطراف سیاهچاله است که هیچ چیز پس از عبور از آن نمیتواند فرار کند.
تکینگی در سیاهچاله چیست؟
تکینگی نقطهای در مرکز سیاهچاله است که چگالی آن بینهایت است و قوانین فیزیک در آن نقض میشوند.
چرا سیاهچالهها خطرناک هستند؟
گرانش شدید آنها میتواند هر چیزی را به داخل بکشد و تکهتکه کند، و در حالت فعال (کوازار) تشعشعات پرانرژی تولید میکنند که میتوانند مخرب باشند.
آیا سیاهچالهها برای همیشه باقی میمانند؟
خیر، طبق نظریه استیون هاوکینگ، سیاهچالهها بهآرامی از طریق تابش هاوکینگ تبخیر میشوند، اما این فرآیند برای سیاهچالههای کلانجرم ممکن است ۱۰^۱۰۰ سال طول بکشد.
سیاهچاله در کهکشان راه شیری کجاست؟
یک سیاهچاله کلانجرم به نام کمان A* در مرکز کهکشان راه شیری وجود دارد که جرم آن حدود ۴ میلیون برابر خورشید است.
سیاهچاله M87 چیست؟
سیاهچالهای کلانجرم با جرم ۷ میلیارد برابر خورشید در مرکز کهکشان بیضوی M87 قرار دارد که اولین تصویر افق رویداد آن منتشر شده است.
چگونه سیاهچالهها شناسایی میشوند؟
از طریق اثرات گرانشی روی ستارگان یا گازهای اطراف، حرکات غیرعادی ستارگان، یا تشعشعات تولیدشده هنگام بلعیدن ماده شناسایی میشوند.
چرا کوازارها بسیار درخشان هستند؟
کوازارها به دلیل بلعیدن مقدار زیادی ماده توسط سیاهچاله فعال، تشعشعات شدیدی تولید میکنند که میتواند از کل کهکشان میزبان روشنتر باشد.
آیا میتوان از یک سیاهچاله کلانجرم جان سالم به در برد؟
ممکن است نیروی کشش ضعیفتری داشته باشند و شما را سریعاً تکهتکه نکنند، اما پس از عبور از افق رویداد، هیچ راه فراری وجود ندارد.
تابش هاوکینگ چیست؟
تابش هاوکینگ فرآیندی نظری است که در آن سیاهچالهها به دلیل اثرات کوانتومی بهآرامی جرم خود را از دست میدهند و تبخیر میشوند.
چگونه تلسکوپ میتواند به مشاهده سیاهچالهها کمک کند؟
تلسکوپها اثرات غیرمستقیم سیاهچالهها مانند همگرایی گرانشی، تشعشعات کوازارها، یا حرکات ستارگان اطراف آنها را رصد میکنند.
