اسرار سیاه چاله ها

اگر یک ستاره یا هر جسمی به جرم 2 تا 3 برابر جرم خورشید فرو ریزش کند. هیچ نیروی شناخته شدهای در طبیعت نمیتواند آن را متوقف کند. هنگامی که جسمی به چگالی کوتوله سفید می رسد، الکترونهای تبگهن نمیتوانند وزن آن را تحمل کنند و فرو ریزش ادامه مییابد و شی به سرعت کوچکتر از یک الکترون می شود. همانگونه که جسم کوچک و چگال تر میشود، شدت گرانشی در سطح آن افزایش مییابد و هنگامی که شی به شعاع صفر رسد چگالی و گرانش آن بی نهایت میشود. ریاضی دانان این نقطه را تکنیگی میگویند جایی که در آن قوانین ریاضی و فیزیک از هم میپاشند. این تکنیگیها را در فیزیک امروز سیاه چال میگویند چون حتی نور هم نمیتواند از سطح آن فرار کند بنابراین برای ما نامرئی خواهد بود.

سرعت فرار:

سرعت فرار عبارت است از سرعت اولیه یک جسم که باید به آن داده شود تا بتواند به عنوان مثال از جاذبه گرانشی زمین یا هر جسم آسمانی دیگر فرار کند. این سرعت در سطح زمین 2/11 کیلومتر در ثانیه است. یعنی اگر به جسمی چنین شتابی داده شود برای همیشه از میدان گرانشی زمین عبور کرده و زمین را ترک میکند. سرعت فرار به دو چیز بستگی دارد: جرم جسم آسمانی و فاصله مرکز جرم تا شی در حال فرار. اگر جسم آسمانی جرم زیادی داشته باشد گرانش آن قوی خواهد بود و برای فرار از آن نیاز به سرعت بسیار زیادی داریم. سرعت فرار به عبارتی سرعت مورد نیاز برای فرار از یک جسم آسمانی است که به جرم بستگی دارد. سرعت فرار در سطح یک جسم بسیار کوچک بسیار کم است. اگر ما بتوانیم یک جسم بسیار سنگین و چگال در یک حجم بسیار کوچک بسازیم سرعت فرار آن میتواند بزرگتر از سرعت نور باشد. چنین جسمی هرگز قابل رؤیت نیست، زیرا نور هیچ وقت نمیتواند سطح آن را ترک کند. به عنوان مثال اگر کره زمین به اندازه یک پرتقال فشرده شود تبدیل به یک سیاه چال میگردد.

به طور کلی یک سیاه چال هنگامی تشکیل میشود که جسم به اندازه کوچکی فرو ریزش کند و سرعت فرار به قدری زیاد باشد که نور نتواند از سطح آن فرار کند. مرز این ناحیه یعنی جایی که با ورود به آن هرگز نمی­توان از آن گریخت  افق رویداد یا به زبان اختر شناسان شعاع شوارتزشیلد میگویند. زیرا هر حادثهای که در آن اتفاق بیفتد برای ناظر خارجی قابل رؤیت نیست.

شعاع شوارتزشیلد تنها به جرم جسم بستگی دارد. یک سیاه چال به جرم خورشید دارای شعاع شوارتزشیلدی برابر 3 کیلومتر است. یک جسم 2 برابر جرم خورشید دارای شعاع 6 کیلومتری است. هر جسمی اگر کوچکتر از شعاع شوارتزشیلد خودش باشد میتواند یک سیاه چاله باشد همان طور که اشاره شد اگر کره زمین را به شعاع یک پرتقال فشرده کنیم گرانش و چگالی آن به قدری زیاد میشود که تبدیل به یک سیاه چال خواهد شد.

مادهای که سیاه چال را تشکیل میدهد تمام خواص بهینه خود را از دست میدهد. به یک ماده که در داخل افق رویداد قرار میگیرد تنها ممکن است سه خاصیت، جرم، اندازه حرکت زاویهای و بار الکتریکی را نگه دارد. به نظر میرسد سیاه چالها از نظر بار الکتریکی خنثی باشند زیرا ستارگانی که فرو میریزند و سیاه چاله تشکیل میدهند نمیتوانند بار الکتریکی ساکن بزرگی داشته باشند. به نظر میرسد سیاه چالها اندازه حرکت زاویهای داشته باشند و تا حدی چرخش کنند چون هر چیزی در جهان باید دوران داشته باشد.

به سیاه چال چرخان، سیاه چاله کِر گفته میشود به هنگام نزدیک شدن به یک سیاه چال آن چه ما در فضا ـ زمان احساس میکنیم کشیده شدن به دور جرم چرخان میباشد. افق رویداد هم جایی است که هرگز نمی­توانیم از داخل آن فرار کنیم. سیاه چال جایی است که در آن زمان متوقف میشود به طور کلی در نزدیکی هر جسم بزرگ آسمانی به علت گرانش شدید زمان کندتر از بقیه نقاط میگردد. اگر به سوی یک سیاه چال حرکت کنیم به تدریج زمان آهسته تر میشود که ما خودمان این کم شدن گذشت زمان را حس نمیکنیم و به آن اتساع زمان میگویند. اگر هر جسمی (سفینه فضایی ـ انسان و …) به داخل سیاه چال سقوط کند هرگز راه برگشت ندارد و اصطکاک- بدن انسان را تا میلیونها درجه سانتی گراد داغ میکند و ما در یک لحظه تبدیل به پرتوگاما و ایکس خواهیم شد.

منبع : زرگان نجوم