[ جهـــآن هــآی مــوازی ] ✔

[Interstellar]

▒ مروری بر سیاهچاله ها ▒

تکینگی یک سیاه چاله چیست ؟

. ستاره ای که در حال فروپاشی است و به سیاهچاله تبدیل می شود را در نظر بگیرید؛ براساس نسبیت عام این ستاره بطور کامل در ناحیه ای به حجم صفر فشرده می شود و تشکیل سیاهچاله ای با چگالی بینهایت و خمش بی انتها فضا – زمان می دهد. در این نقطه بیشتر معادلات فیزیکی، از جمله معادلات نسبیت کارایی خود را از دست می دهند و به همین دلیل است که این نقطه بینهایت چگال با حجم صفر را تکینگی می نامند.

اما در این مورد تردید هایی وجود دارد، براساس کوانتوم – که به دنیای های کوچک می پردازد – هیچ جسمی نمی تواند اندازه صفری پیدا کند. بنابراین براساس کوانتوم در قلب یک سیاهچاله تکینگی نیست، بلکه ناحیه ای است که در آن مقادیر زیادی ماده تا کوچکترین حجم ممکن فشرده شده اند. در حال حاظر نظریه بنیادین قدرتمندی که با ادغام نسبیت عام و کوانتوم نیروها بنیادین را از جمله گرانش بصورت یگانه توضیح دهد وجود ندارد؛ امیدوار کننده ترین نظریه ریسمان است که مطابق آن نیز یک جسم نمی تواند حجم صفر داشته باشد
در حال حاظر نظریه بنیادین قدرتمندی که با ادغام نسبیت عام و کوانتوم نیروها بنیادین را از جمله گرانش بصورت یگانه توضیح دهد وجود ندارد؛ امیدوار کننده ترین نظریه است که مطابق آن نیز یک جسم نمی تواند حجم صفر داشته باشد.
افق رویداد یک سیاه چاله کجاست ؟ 
اگر کره ای فرضی با شعاع بحرانی شوارتزشلید اطراف نقطه مرکزی تکینگی یک سیاه چاله رسم کنیم انگاه ان کره را افق رویداد مینامند . درون این کره سرعت فرار از جاذبه گرانشی سیاه چاله باید بیشتر از سرعت نور باشد . پس هیچ جسمی توانایی فرار از این نقاط را ندارد . بر طبق نسبیت عام اطراف این کره افق رویداد فضا خمیدگی قابل توجهی بر میدارد . مقدار تاب برداشتن فضا در اطراف افق رویداد به جرم سیاه چاله بستگی دارد ..در واقع همانطور که قبلا گفتیم افق رویداد مرزی است بین فضای عادی دنیایمان و سیاه چاله ها که سوراخ هایی در تارو پود فضا زمان ما هستند و مشخص نیست انتهای انها به کجا ختم میشه یا اینکه فضانوردی درون ان بیافتد به فرض سالم ماندن چه سرنوشتی خواهد داشت . 
انواع سیاه چاله ها :
تقسیم بندی سیاهچاله ها از نظر جرم:
۱) سیاهچاله های بسیار پرجرم (Super-Massive Black Holes): این گروه از سیاهچاله ها جرمی بین میلیون ها تا میلیارد ها برابر جرم خورشید دارند و دانشمندان احتمال می دهند که سیاهچاله هایی که در مرکز اغلب کهکشان ها وجود دارد، از جمله کهکشان راه شیری،از این دسته اند.
۲) سیاهچاله های جرم متوسط (Intermediate-Mass Black Holes): این سیاهچاله ها جرمی هزاران برابر خورشید دارند و گمان می رود نیروی منابع روشن و درخشنده پرتو ایکس باشند.
۳) سیاهچاله های جرم ستاره ای (Stellar-Mass Black Holes): جرم این سیاهچاله ها بین ۳ تا ۱۵ برابر جرم خورشید متغیر است.این سیاهچاله ها نتیجه فروپاشی گرانشی ستارگان منفرد بعد از اتمام سوختشان هستند.
میکروسیاهچاله ها (Micro Black Holes): فشرده سازی هر جرمی می تواند منجر به ایجاد تکینگی (ناحیه ای با چگالی و خمش فضا – زمان بینهایت که معادلات از کار می افتند) بشود. ولی “میزان” فشرده سازی در این امر اهمیت دارد؛ بطور مثال برای تبدیل زمین به سیاهچاله باید زمین را تا اندازه نخودی کوچک و فشرده کنید.به طور کلی ایجاد سیاهچاله با جرم کوچک از طریق فروپاشی گرانشی بدلیل حد چاندراسخار۲ غیرممکن است و برای ایجاد سیاهچاله ها با جرم کمتر از خورشید – که میکروسیاهچاله نامیده می شوند – باید فشار خارجی دیگری وجود داشته باشد. بیگ بنگ می تواند این فشار را ایجاد کند و احتمال می رود میکروسیاهچاله ها در صورت وجود در زمان های اولیه جهان شکل گرفتند. البته امکان وجود چنین سیاهچاله هایی در دستگاه شتاب دهنده ذرات روی زمین نیز وجود دارد.حد پایین جرم سیاهچاله های بسیار کوچک (میکرو سیاهچاله ها) حدود جرم پلانک است (گرم). بدلیل بسیار کوچک بودن این سیاهچاله ها، اثرات مکانیک کوانتومی بر این سیاهچاله ها اهمیت پیدا می کند
. میدان گرانشی سیاهچاله بیرون از افق رویداد، مشابه میدان گرانشی هر جسم کروی و متقارن دیگری است، فقط بسیار شدید تر از آن. این بدان معناست که تصور عامه از سیاهچاله به عنوان یک جسم مکنده نادرست است و ماده می تواند مدار گردشی خود به دور سیاهچاله را حفظ کند؛ البته به شرطی که خارج از فوتون کره باشد.
فوتون کره، یک سیاهچاله غیر چرخشی با محدوده ای کروی و با ضخامت صفر است که فوتون هایی که در طول مسیر مماس بر این کره حرکت می کنند را در مداری به دور سیاهچاله به دام می اندازد.
Space.com