سیاه چاله ها

کهکشان، ستارگان، اجرام آسمانی و سیاه چاله ها همگی واقعیت هایی از جهان هستند که دانشمندان بسیاری در تلاش برای کشف خصوصیات آنها

هستند. یکی از این موارد عجیب و خارق العاده سیاه چاله ها هستند که با خصوصیات خاص خود دانشمندان و اخترشناسان را جذب خود نموده اند در

اینجا به برخی از این خصوصیات و تعاریف می پردازیم.  

 

کهکشان

کهکشان ها سامانه هایی بزرگ و با اندازه و مرز مشخص هستند. که از ستاره ها، بقایای ستاره ای، ماده ی تاریک، گاز ها و گردو غبار های میان

ستاره ای تشکیل شده اند و با نیروی گرانش (جاذبه) به گرد هم آمده اند. 

پیدایش ستاره

ستاره در سحابی های غول پیکر و عظیم متشکل از گاز و غبار متولد می شود. ستاره ابتدا درون پوشش مداری مات و کدری است. به تدریج داغ تر 

می شود و شروع به نورافشانی می کند. بعد از مدتی دما در مرکز آن به چندین میلیارد درجه می رسد و فشاد درونی آن افزایش می یابد. در این

مرحله فرایند همجوشی یا ذوب هسته ای آغاز می شود. البته همه ی ستاره ها به این مرحله نمی رسند و این بستگی به جرم ستاره دارد. 

تکامل ستاره

بعد از کشف انیشتین در مورد " برابری جرم و انرژی " دانشمندان در مورد ستاره ها به نتایج جدیدی رسیدند که نشان می داد ستارگان نیز دارای یک 

مسیر تکامل هستند (جنینی، کودکی، جوانی، پیری). این مسیر تکامل به جرم ستارگان بستگی دارد.  

تبدیل ستاره به سیاه چاله

ستاره های کوچک تر از خورشید بعد از همجوشی تبدیل به کتوله های سفید شده و در فضا سرگردانند. اما ستاره ها باجرم بیشتر از خورشید در 

وکنش همجوشی هسته ای هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کنند که گرمای بدست آمده گرانش ستاره را خنثی می کند و این مرحله مدت طولانی

ادامه پیدا می کند. ستاره های توده ای و سنگین خیلی سریع تر از خورشید، هیدوژن خود را می سوزانند. بعد از چند میلیون سال هیدروژن به پایان

رسیده و هلیوم شروع به سوختن می کند و کربن و اکسیژن تولید می کند که این پدیده گرمای اندکی تولید کرده و نمی تواند گرانش ستاره را خنثی

کند و شروع به فروپاشی می کند. وقتی ستاره خیلی کوچک شد و چگالی آن به بینهایت (کوچک شد)  رسید فرایندی که آن را " تکینگی " می نامند

(انفجار) اتفاق می افتد و سیاه چاله متولد می شود. 

پیدایش سیاه چاله

ستاره در اواخر عمر خود از حداکثر انرژی خود استفاده می کند و به مرحله نواختر و ابر نواختر می رسد و این امر باعث می شود شدت تابش نور 

به طور چشمگیری زیاد شود. در این حالت ستاره گرد و غبار های (سحابی ها) اطراف خود را جذب می کند پس بر ذرات تشکیل دهنده ی ستاره فشار

وارد می آید و این فشار به حدی می رسد که در اتم ها (اتم از الکترون و پروتون و نوترون تشکیل شده که پروتون و نوترون در هسته ی اتم و الکترون به 

دور آنها می گردد) الکترون ها به پروتون برخورد کرده و تبدیل به نوترون می شوند و مقادیر بسیار زیادی امواج گاما تولید می کنند. وقتی تعداد نوترون ها

به 16 کیلومتر برسد چگالی ستاره بسیار زیاد شده، می تواند نور را از مسیر خود منحرف یا خمیده کند و یا نور را به خود جذب کند. سیاه چاله تشکیل

شده و آخرین مرحله ی مرگ ستاره می باشد. سیاه چاله ها با توجه به جرم زیاد خود حجم کوچکی دارند.  

سقوط در سیاه چاله

سیاه چاله ها توانایی تولید انرژی بسیار بیشتر در مقایسه با خورشید هستند و دارای گرانشی (جاذبه) فوق العاده زیادی هستند. مواد در اطراف 

سیاه چاله تحت تاثیر گرانش سیاه چاله به حالت دیسکی (دوار) در اطراف سیاه چاله می گردند. هر چه فاصله اجرام تا مرکز سیاه چاله کمتر شود با

سرعت بیشتری در حال چرخش هستند. وقتی فاصله جسم به مقدار معینی از مرکز سیاه چاله می رسد دیگر سرعت به حدی می رسد که جسم 

متلاشی شده و به داخل سیاه چاله سقوط می کند این فاصله معین را " افق رویداد سیاه چاله " می نامند. هر جسمی حتی نور قبل از افق رویداد 

خمیده شده و تغییر جهت می دهد و دور سیاه چاله می گردد. ولی اگر به افق رویداد برسد به درون سیاه چاله جذب می شود.  

 

نظریه زمان در سیاه چاله ها

البرت انیشتین با ارائه نظریه ی نسبیت خاص نشان داد که اگر سرعت یک شیء  به سرعت نور نزدیک شود، گذشت زمان برایش آهسته تر صورت 

می گیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیشتر از سرعت نور حرکت کرد زمان به عقب بر می گردد، اما مانع اصلی این است که اگر سرعت جسم به

سرعت نور نزدیک شود جرم نسبی آن به بینهایت میل می کند لذا نمی شود شتابی بیش از سرعت نور پیدا کرد. پس در سیاه چاله ها هنگامی که 

به افق رویداد می رسیم سرعت به دلیل جاذبه بسیار زیاد سیاه چاله بسیار بالا است، در نتیجه گذر زمان بسیار آهسته است. 

سیاه چاله ها نامرئی هستند

سیاه چاله به دلیل اینکه نور از آن خارج نمی گردد، نامرئی است. اما می تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با مواد پیرامون خود نشان دهد یعنی ناحیه ای بسیار خمیده از " فضا _ زمان " که حتی نور نیز نمی تواند از آن فرار کند، پس چون نور نیز نمی تواند از سطح سیاه چاله بازتابیده شود ما آنها

را نمی بینیم. تنها راه مشاهده و درک یک سیاه چاله این است که به دنبال یک چیز توده ای در فضا باشیم که دیگر اجرام به دور آن می گردند. همانند

سیاه چاله هایی که در مرکز کهکشان ها وجود دارند و موجب گردش ستاره ها و گاز ها و... به دور آن می شود. 

ابر سیاه چاله ی مرکز کهکشان راه شیری

یک باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کهکشان ها یک سیاه چاله ی کلان جرم وجود دارد که کل کهکشان با 

سرعت بالایی به دور آن می چرخد. برای نمونه در مرکز کهکشان راه شیری یک ابر سیاه چاله به نام " ساگیتاریوس آ " وجود دارد که جرمی برابر 

4 میلیون برابر خورشید دارد.