بِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيمِ
سَبَّحَ لِلَّهِ مَا فِي السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَهُوَ الْعَزِيزُ الْحَكِيمُ(سورة الحديد _ الآية 1)
سلام دوستان!
امیدوارم حالتون خوب باشه؛ دراین پست، قراره باهمدیگه درمورد سیاهچالهها حرف بزنیم و یک مقدار اونها رو بیشتر و تخصصیتر از دانش عموم، بررسی بکنیم.
امیدوارم که از خواندن این مطالب نهایت لذت و بهره رو ببرید!
1. گرانش
2. فضا-زمان
3. گرانش و فضا-زمان
4. همجوشی هستهای در ستارهها
5. گرانش در ستارهها
6. مرگ ستارهها
7. تولد سیاهچاله
8. از سیاهچالهها چه خبر؟؟
9. جمعبندی
10. منابع
قبل از پرداختن به بحث اصلی(سیاهچالهها)، باید یک سری موضوعاتی رو بدونیم تا بتونیم بهتر سیاهچالهها و اتفاقاتی که نزدیک اونها میافته رو بشناسیم. پس اول درمورد گرانش حرف میزنیم.
گِرانِش(Gravity)، یک پدیدهٔ طبیعی و نیرویی هست که هر جسمِ دارای جرم به اجسام مجاور خود وارد میکنه و اونها رو بهسمت خودش میکشه. گرانش هر جسم رابطهی مستقیمی با چگالی اون داره و درحقیقت هر جسمی که چگالی بیشتری(مقدار ماده در حجم کمتر) داشته باشه، گرانشش بیشتر بوده و نیروی شدیدتری به اجسام مجاور خودش وارد میکنه.
فضا-زمانها عرصههایی هستن که در اونها تمام رویدادهای فیزیکی اتفاق میافته... به طور کلی، جهان ما دارای سه بُعد طول، عرض و ارتفاع و یک بُعد جداگانه تحت عنوان زمان هست.
این چهار بُعد(طول،عرض،ارتفاع،زمان) ابعادی جدا نشدنی از همدیگه هستن، به زبان سادهتر، وجود ماده بدون زمان غیرقابلتصور و بیمعنا هست؛ به این دلیل که تنها در حالتی یک ماده وجود داره که برای آن زمان سپری شود؛ و برعکس وجود زمان بدون ماده بیمعنا هست؛ به این دلیل که تنها درصورتی میتوان وجود داشته باشه که بر روی چیزی تاثیر بگذاره و برای آن گذر بکنه(سپری بشه). بنابراین میتونیم نتیجه بگیریم که فضا و زمان به صورت متقابل روی یکدیگر تاثیر مستقیم میذارن و در علم فیزیک، به این چهار بُعد «فضا-زمان» میگیم!
در نظریه«نسبیت عام» انشتین، اثرات گرانش بهجای نسبت دادن به یک نیرو، به فضا-زمان نسبت داده شدن. به زبان ساده، انشتین این موضوع را بیان کرد که جاذبه علاوه بر تاثیر بر اجسام، میتونه بر زمان هم تاثیر گذار باشه و باعث کاهش سرعت گذر زمان در محدودهی تحت سلطهاش باشه(به اصطلاح دیگه، جاذبه باعث خم شدن زمان میشه).
بعد از بررسی گرانش و اثرات اون، باید یه مقداری هم با ستارهها بیشتر آشنایی پیدا بکنیم؛ پس اول از همجوشی هستهای در ستارهها شروع میکنیم.
ستارهها، گویهای گازی(با جنس پلاسما) بوده و همیشه درحال سوختن هستن؛ اونها با عمل همجوشی هستهای(در دمای بسیار بالا)، گاز هیدروژن را میسوزانن و به اتمی سنگین تر یعنی هلیم تبدیل میکنن، بعد با سوزاندن هلیم، اون رو به کربن و سپس به اکسیژن تبدیل میکنن. این فرایند در هستهی ستاره اتفاق افتاده و با تولید مقدار عظیمی از انرژی گرمایی و نورانی همراه هست. این انرژی نمیتونه در هسته باقی بمونه، بنابراین با نهایت نیرو، حرکت به سطح ستاره رو آغاز میکنه و پس از چندین میلیون سال، نور و حرارت حاصل از همجوشی هستهای در هسته به سطح آن رسیده و در فضا منتشر میشه. انتقال این نیروها به سطح ستاره باعث وارد شدن نیرو از هسته به سطح ستاره میشه!
علاوه بر نیروی حاصل از همجوشی هسته ای که از مرکز به سطح ستاره وارد میشه، جرم عظیم و چگالی بسیار زیاد ستاره باعث ایجاد گرانش شدیدی در اون میشه که سعی داره ستاره رو در اون فرو ببره؛ اما نیرویی که با گرانش ستاره مقابله کرده و مانع از فرو ریختن(رمبش گرانشی) ستاره در خودش میشه، نیروی حاصل از همجوشیه که از هسته به سطح ستاره وارد میشه و باعث میشود که ستاره به حالت تعادل برسد و دچار رمبش گرانشی نشود. هنگامی که نیروی گرانش و نیروی حاصل از همجوشی ستاره با همدیگه به توافق و تعادل میرسن، میگیم که ستاره در حالت «تعادل هیدرواِستاتیکی» قرار داره. در این حالت چگالی و اندازهی ستاره در حد مشخصی باقی میمونه.
چی؟!
مرگ ستارهها؟
مگه ستاره هم میمیره؟!
باید بگم، بله. ستاره هم درست مثل ما جانداران عمر مشخصی داره که بعد از اون مدت، به حالت دیگهای تبدیل میشه که دیگه بهش ستاره نمیگیم(به اصطلاح میمیره).
ستارهها بعد از تبدیل هر اتم به اتمی دیگه(در اثر همجوشی هستهای) اتم سنگینتری را تولید میکنن که برای تبدیل اون به اتم دیگه، به گرما و انرژی بیشتری احتیاج دارن، هنگامی که در یک ستاره اتمها به قدری سنگین میشن که انرژی کافی برای سوزاندن اون اتمها در ستاره وجود نداره، دیگه نیرویی برای مقابله با گرانش در ستاره وجود نداره و در نتیجه ستاره دچار «رمبش گرانشی» میشود.
بعد از کلی مقدمهچینی، بالاخره قراره شاهد تولد یک سیاهچاله باشیم!
بعد از اینکه ستاره در خودش فرو میریزه، به قدری متراکم میشه که انفجار عظیمی رخ میده و انرژی عظیمی(بسته به جرم ستاره) تولید میکنه که میتواند از نوع انفجار های «نواختر» یا «ابرنواختر» باشد(که بالاتر عکسشو دیدید). بعد از این انفجار، ستاره به رمبش در خودش ادامه میده که در نهایت میتونه به یک ستاره نوترونی(جرم هسته کمتر از یک حد مشخص) یا سیاهچاله(در صورتی که جرم هسته سه الی چهار برابر خورشید باشد)تبدیل بشه.
سیاهچاله ها به دلیل تراکم و چگالی تقریبا بینهایتشون گرانش عظیمی دارن که همهچیز رو به سمت خود هدایت میکنه و در صورت فراهم بودن شرایط، اجسام(از شهاب سنگ گرفته تا یک ستاره و حتی یک سیاهچاله دیگه!) را میبلعه! جالب است بدونید یک سیاهچاله هرچقدر مواد بیشتری را در خود بکشه، بزرگتر شده و گرانششهم بیشتر میشه. در اطراف سیاهچالهها تودههایی از گاز و گرد و غبار وجود دارن و هنگامی که تحت تاثیر جاذبه قرار میگیرن، شروع به چرخش در اطراف سیاهچاله میکنن و سرعتشون بیشتر و بیشتر میشود تا اینکه به نصف سرعت نور میرسن. در چنین سرعتی اصطکاک شدید بین مواد درحال چرخش موجب بالا رفتن دما و مشتعل شدن اونها میشه که به صورت حلقهای نورانی به دور سیاهچاله در چرخشن، اصطلاحا به این حلقهها «قُرص بَرافزایشی» سیاهچاله گفته میشه که میتونن چندین هزار میلیون درجه سانتی گراد حرارت داشته باشن.
بهطور کلی، سیاهچالهها اجرام آسمانیِ شگفتانگیزی هستن که سالهاست دانشمندان مختلف در حال تحقیق دربارهشون هستن.
سیاهچالهها در همهجای فضا و به تعداد انبوه وجود دارن، حتی در مرکز کهکشانها هم یک سیاهچاله کلان جرم(فوق العاده بزرگ و پرجرم) وجود داره که اجزای کهکشان را در یک محل نگه میداره.
سیاهچالهها میتونن بسیار عظیم باشن، بهطوری که یکی از بزرگترین سیاهچالههای کشف شده(TON 618) قطری برابر با 278428 برابر قطر خورشید دارد(66 هزار سال نوری)!!!
با تشکر از اینکه نگاه ازشمندتون رو به خواندن این پست اختصاص دادید.
نظرات شما برای بهبود سایر پستها، برای ما بسیار مفید خواهند بود 😉.
در نهایت، منابعی که برای گردآوری این مطالب، مورد استفاده قرار گرفتند رو به شما معرفی میکنم:
الکترونیکی: ویکیپدیا، فرادرس، زومیت، و ...
مکتوب: کتاب فضا(پیتر بوند)، کتاب گنج دانش فضا(دکتر بابک اعتمادی)، و ...
