سياهچاله ها
-
Don Bardiya
سياهچاله ها
سلام من و استادم در مورد سياهچاله ها تحقيق ميكنيم و تحقيقمون در دنيا انجام نشده و در مورد رابطه سياهچاله ها و فضاي خارج از جهان ما است لطفا اگه ممكن ما رو راهنمايي كنين تا شايد قدمي براي ايران برداريم ممنونم[/b]
-
ربابه
سیاهچاله‌ها اجرام فضایی دارای شعاع بسیار کم (در حدود یک دهم شعاع زمین) و جرم بسیار زیــاد می باشند ( بیش از 4/1 برابر جرم خورشید). یکی از خصوصیات آنها گرانش زیاد آنها است که حتی نور را هم در خود جذب می کند.(این برداشت که نور جذب سیاه چاله ها میشود کاملا غلط است چون در نظریه نسبیت عام اینشتین گفته شده است که فضا-زمان به علت وجود ماده انحنا پیدا می‌کند که در سیاه چاله ها حتی انحنا باعث ناپیوستگی در فضا زمان میشود و چون نور در این فضا-زمان حرکت می‌کند به ناچار وارد سیاه چاله میشود) گفتنی است این سیاهچاله ها از فرو پاشی (Collapse) ستارهای نوترونی و پس از آنکه هسته اتمها در آن به قدری بزرگ شدند که نیروی گرانش دیگر نتواند انرژی لازم برای جوش هسته‌ای را در آنها تامین کند به وجود می آیند.
سیاهچاله‌ها جذاب‌ترین و اسرارآمیزترین اشیاء فضایی هستند. مهم‌ترین یافته‌های اخترشناسی سالهای 1960 تپ‌اخترها و اخترنماها هستند. تپ اختر ها منابع رادیویی و (حداقل در یک مورد) منبع نوری تپنده منظم هستند. اختر نماها منابع نوری و رادیویی بسیار شدیدی هستند که ظاهراً از زمین فاصله زیادی دارند.کشف تپ اخترها واختـرنماها بیشتر در نتیجه پیشترفتهای اخترشناسی رادیویی تحقق یافت که در سالهای 1970 منجر به جستجوی طبقه تازه‌ای از اشیای آسمانی شد که عجیب‌ترین پدیده‌های فیزیکی در جهانند.
این پدیده ها، سیاهچاله نامیده می شوند. آنها را از این رو به این نام خوانده‌اند که بی نورند و چون یک جارو برقی اختری، ماده و انرژی را از فضا می مکند. اخترفیزیکدانان، سیاهچاله‌ها را که بسیار کوچکند، آخرین مرحله تاریخ رندگی ستارگان بسیار بزرگ می دانند. دانشمندان، سیاهچاله‌ها را که بر اثر نیروی گرانش خودشان فرومی‌پاشند، از نظریه نسبیت عمومی آلبرت اینشتین استنتاج کرده اند. نظریه اینشتین در نظریه جاذبه (گرانش) نیوتون کاملاً تجدید نظر کرده است. اگر یک سیاهچاله در فضای خارجی کشف شود. این رویدادها برای فیزیک و اخترشناسی با اهمیت خواهد بود. فیزیک کلاسیک نمی‌تواند سیاهچاله را تبیین کند. اگر یک سیاهچاله وجود داشته باشد، نسبیت عمومی به طور واقعی مورد تایید قرار خواهند گرفت.
تبدیل ستارگان بزرگ به سیاهچاله
بر سر ستاره در حال مرگی که بیش از 4/1 برابر خورشید است چه می آید؟ حتی نیروی قوی نیز نمی‌تواند سرعت فرو پاشی درونی آن را متوقف سازد. و این ستاره کاملاً فرو می پاشد و از مرحله ستاره نوترونی فراتر رفته و حتی به یک شی کوچکتر و چگال تر یعنی سیاهچاله تبدیل می شود.
فروپاشی کامل به معنای آن نیست که سیاهچاله از روی صفحه جهان محو می شود. همان طور که بوسیله اینشتین توصیف شده است ساختار فضا- زمان فرو پاشی بی پایان را منتفی می کند و به جای آن یک انحنای غیر مادی، نامرئی و واقعی فضا را به وجود می آورد. یک سیاهچاله را می توان به مرد نامرئی سنگین وزنی تشبیه کرد که روی یک نیمکت نشسته است. او دیده نمی‌شود ولی وزن او در نیمکت فرورفتگی ایجاد می کند.
سیاهچاله برای فیزیکدانان نظری چیز تازه‌ای نیست. در سال 1939ج. اوپنهایمرو هارتلند و اس. اشنایدر برای نخستین بار سیاهچاله‌ها را به عنوان نتیجه‌ای از نسبیت عمومی پیشنهاد کردند ولی در آن زمان برای تشخیص آنها هیچ راه معلومی وجود ندارد. اما با پیشترفت اخیر اخترشناسی رادیویی و کشف علائم رادیویی توضیح ناپذیر از اعماق فضا، سیاهچاله‌ها به صورت موضوع بسیار مهم اخترشناسی درآمده اند. دانشمندان معتقدند که این اشیای نظری پدیده‌های با انرژی فوق العاده چون اختر نماها و تپ اختر ها می توانند نقشی داشته باشند. سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی تنها اشیای شناخته شده در فیزیک هستند که برای انجام مشاهده‌های اخترشناختی روی چنان فرستنده‌های بسیار نیرومند تشعشع، به اندازه کافی فشرده و پر جرمند.
ویژگی سیاهچاله‌ها
فیزیکدانان به یاری تجهیزات کوچک، توصیف نسبتاً جامعی از سیاهچاله‌ها به دست داده اند. به باور دکتر جان ویلر و دکتر رئو روفینی از دانشگاه پرینستون سیاهچاله‌ها اندازه و شکلی به مفهوم قراردادی آن ندارند اما آنها در محدوده یک قطر 15 کیلومتری عمل می کنند. سیاهچاله‌ها جرمهای متفاوتی بین جرم خورشید و صد میلیون برابر جرم خورشید دارند. سیاهچاله‌ها مثل گرداب عمل می کنند. هر جرم با انرژی سرگردانی که به یک سیاهچاله نزدیک شود (در داخل فاصله معینی که افق آن خوانده می شود) بطور مقاومت ناپدیری به درون گرداب، که همان سیاهچاله، است کشیده می شود. نیروهای کشندی شدید درون سیاهچاله‌ها ماده را در یک سمت می کشد و منبسط می کند و در سمت دیگر می فشرد و خرد می کند. تا آن که آن ماده به کلی تجزیه و جزء فضای خمیده و سیاهچاله شود.
خواص دیگر سیاهچاله‌ها از این هم عجیب تر است. زمان و مکان خصوصیات خود را در درون ستاره کاملاً فرو پاشیده ردو بدل می کنند. هر شی در شرایط عادی اندازه خود را نگه می دارد ولی نمی‌تواند از عمر فیزیکی بگریزد. در درون سیاهچاله بر اشیا عمری نمی‌گذرد، ولی مداوماً کوچکتر می شوند. مشاهده گران سیاهچاله از فاصله مطمئن و ایمنی نمی‌توانند واقعاً آن را ببیند، زیرا نور مانند شکلهای دیگر انرژی، تحت تاثیر مکش سیاهچاله است. همچنانکه نور به درون آن کشیده می شود، به طور بی پایانی به انتهای قرمز طیف رنگها تغییر مکان می دهد و سیاهچاله را سیاه و بنابراین نامرئی می کند. اگر سیاهچاله‌ها اندکی مرئی بودند، مشاهده گران، این ستارگان را درست آن گونه که پیش از فروپاشی هزاران میلیون سال پیش رخ داده بود می دیدند. علت آن است که وقتی ستاره به سیاهچاله تبدیل می شود، نسبت به ناظران خارج بی درنگ گذشت زمان در آن متوقف می شود. به عقیده دکتر ویلر و دکتر روفینی (علائم و اطلاعات مربوط به مرحله‌های بعدی فرو پاشی هرگز نمی‌گریزند، بلکه در فرو پاشی خود هندسه (زمانی و مکانی) درگیر می شوند.)
تعداد سیاهچاله‌ها در جهان
به عقیده ای.جی.دابلیو. کامرون از دانشگاه یشیوا ممکن است جهان پر از سیاهچاله باشد. نظریه کیهان‌شناسی پیش بینی می کند که جهان شامل مقدار مشخصی ماده است. اما اخترشناسان از مشاهده هایشان استنباط کرده‌اند که تقریباً ماده به اندازه کافی وجود ندارد تا این پیش بینی ها را عملی سازد. ماده مشاهده شده به اندازه قابل ملاحظه‌ای کمتر از ماده پیش بینی شده است. دکتر کامرون بر آن است که ماده گمشده ممکن است به وسیله شمار زیادی سیاهچاله بلعیده شده باشد.
تاریخ شیمیایی جهان نشان می دهد که نخستین ستارگانی که تشکیل شده‌اند بسیار بزرگ بوده‌اند و انتظار می رود به سیاهچاله‌ها تبدیل شوند. با قطعیت نمی‌توان گفت که همه ستارگان ناگزیر به سیاهچاله‌ها مبدل می شوند. دانشمندان نشان داده‌اند که ستارگان نا متقارن ستارگانی که تقارن کروی تقریباً کامل ندارند به این سرنوشت دچار می شوند. اما به عقیده وای. ب. زلدوویچ فیزیکدانان شوروی و گروه انگلیسی استون هاوکینگ، راجر بن روز و روبرت چراک، عدم تقارن شکلی کوچک، یک ستاره بزرگ را نجات نخواهند داد.
آشکارسازی سیاهچاله‌ها
یک از راههای کشف سیاهچاله‌ها استفاده از امواج گرانشی است که هنگام فروپاشی گسیل می دارند. هر جرم اختری از حیث شکل نامتقارن تششع ممکن است یک منبع قابل اکتشاف مشخص به وجود آورد. جوزف وبر از دانشگاه مریلند، پیش کسوت رشته تشعشع گرانشی، رویدادهای زیادی را کشف کرده است که حاکی از ویرانی وسیع ماده در جهان، از راه فروپاشی گرانشی است. کارافزار او عبارت است از آنتن‌های آلومینیومی، ابزاری که بوسیله سیمهایی در داخل اتاقهای حفاظ داری آویزانند. این کار افزار او قادر به کشف سیاهچاله است، اما متاسفانه این کار را نمی‌تواند به دقت انجام دهد.
سیاهچاله‌ها جذاب‌ترین و اسرارآمیزترین اشیاء فضایی هستند. مهم‌ترین یافته‌های اخترشناسی سالهای 1960 تپ‌اخترها و اخترنماها هستند. تپ اختر ها منابع رادیویی و (حداقل در یک مورد) منبع نوری تپنده منظم هستند. اختر نماها منابع نوری و رادیویی بسیار شدیدی هستند که ظاهراً از زمین فاصله زیادی دارند.کشف تپ اخترها واختـرنماها بیشتر در نتیجه پیشترفتهای اخترشناسی رادیویی تحقق یافت که در سالهای 1970 منجر به جستجوی طبقه تازه‌ای از اشیای آسمانی شد که عجیب‌ترین پدیده‌های فیزیکی در جهانند.
این پدیده ها، سیاهچاله نامیده می شوند. آنها را از این رو به این نام خوانده‌اند که بی نورند و چون یک جارو برقی اختری، ماده و انرژی را از فضا می مکند. اخترفیزیکدانان، سیاهچاله‌ها را که بسیار کوچکند، آخرین مرحله تاریخ رندگی ستارگان بسیار بزرگ می دانند. دانشمندان، سیاهچاله‌ها را که بر اثر نیروی گرانش خودشان فرومی‌پاشند، از نظریه نسبیت عمومی آلبرت اینشتین استنتاج کرده اند. نظریه اینشتین در نظریه جاذبه (گرانش) نیوتون کاملاً تجدید نظر کرده است. اگر یک سیاهچاله در فضای خارجی کشف شود. این رویدادها برای فیزیک و اخترشناسی با اهمیت خواهد بود. فیزیک کلاسیک نمی‌تواند سیاهچاله را تبیین کند. اگر یک سیاهچاله وجود داشته باشد، نسبیت عمومی به طور واقعی مورد تایید قرار خواهند گرفت.
تبدیل ستارگان بزرگ به سیاهچاله
بر سر ستاره در حال مرگی که بیش از 4/1 برابر خورشید است چه می آید؟ حتی نیروی قوی نیز نمی‌تواند سرعت فرو پاشی درونی آن را متوقف سازد. و این ستاره کاملاً فرو می پاشد و از مرحله ستاره نوترونی فراتر رفته و حتی به یک شی کوچکتر و چگال تر یعنی سیاهچاله تبدیل می شود.
فروپاشی کامل به معنای آن نیست که سیاهچاله از روی صفحه جهان محو می شود. همان طور که بوسیله اینشتین توصیف شده است ساختار فضا- زمان فرو پاشی بی پایان را منتفی می کند و به جای آن یک انحنای غیر مادی، نامرئی و واقعی فضا را به وجود می آورد. یک سیاهچاله را می توان به مرد نامرئی سنگین وزنی تشبیه کرد که روی یک نیمکت نشسته است. او دیده نمی‌شود ولی وزن او در نیمکت فرورفتگی ایجاد می کند.
سیاهچاله برای فیزیکدانان نظری چیز تازه‌ای نیست. در سال 1939ج. اوپنهایمرو هارتلند و اس. اشنایدر برای نخستین بار سیاهچاله‌ها را به عنوان نتیجه‌ای از نسبیت عمومی پیشنهاد کردند ولی در آن زمان برای تشخیص آنها هیچ راه معلومی وجود ندارد. اما با پیشترفت اخیر اخترشناسی رادیویی و کشف علائم رادیویی توضیح ناپذیر از اعماق فضا، سیاهچاله‌ها به صورت موضوع بسیار مهم اخترشناسی درآمده اند. دانشمندان معتقدند که این اشیای نظری پدیده‌های با انرژی فوق العاده چون اختر نماها و تپ اختر ها می توانند نقشی داشته باشند. سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی تنها اشیای شناخته شده در فیزیک هستند که برای انجام مشاهده‌های اخترشناختی روی چنان فرستنده‌های بسیار نیرومند تشعشع، به اندازه کافی فشرده و پر جرمند.
ویژگی سیاهچاله‌ها
فیزیکدانان به یاری تجهیزات کوچک، توصیف نسبتاً جامعی از سیاهچاله‌ها به دست داده اند. به باور دکتر جان ویلر و دکتر رئو روفینی از دانشگاه پرینستون سیاهچاله‌ها اندازه و شکلی به مفهوم قراردادی آن ندارند اما آنها در محدوده یک قطر 15 کیلومتری عمل می کنند. سیاهچاله‌ها جرمهای متفاوتی بین جرم خورشید و صد میلیون برابر جرم خورشید دارند. سیاهچاله‌ها مثل گرداب عمل می کنند. هر جرم با انرژی سرگردانی که به یک سیاهچاله نزدیک شود (در داخل فاصله معینی که افق آن خوانده می شود) بطور مقاومت ناپدیری به درون گرداب، که همان سیاهچاله، است کشیده می شود. نیروهای کشندی شدید درون سیاهچاله‌ها ماده را در یک سمت می کشد و منبسط می کند و در سمت دیگر می فشرد و خرد می کند. تا آن که آن ماده به کلی تجزیه و جزء فضای خمیده و سیاهچاله شود.
خواص دیگر سیاهچاله‌ها از این هم عجیب تر است. زمان و مکان خصوصیات خود را در درون ستاره کاملاً فرو پاشیده ردو بدل می کنند. هر شی در شرایط عادی اندازه خود را نگه می دارد ولی نمی‌تواند از عمر فیزیکی بگریزد. در درون سیاهچاله بر اشیا عمری نمی‌گذرد، ولی مداوماً کوچکتر می شوند. مشاهده گران سیاهچاله از فاصله مطمئن و ایمنی نمی‌توانند واقعاً آن را ببیند، زیرا نور مانند شکلهای دیگر انرژی، تحت تاثیر مکش سیاهچاله است. همچنانکه نور به درون آن کشیده می شود، به طور بی پایانی به انتهای قرمز طیف رنگها تغییر مکان می دهد و سیاهچاله را سیاه و بنابراین نامرئی می کند. اگر سیاهچاله‌ها اندکی مرئی بودند، مشاهده گران، این ستارگان را درست آن گونه که پیش از فروپاشی هزاران میلیون سال پیش رخ داده بود می دیدند. علت آن است که وقتی ستاره به سیاهچاله تبدیل می شود، نسبت به ناظران خارج بی درنگ گذشت زمان در آن متوقف می شود. به عقیده دکتر ویلر و دکتر روفینی (علائم و اطلاعات مربوط به مرحله‌های بعدی فرو پاشی هرگز نمی‌گریزند، بلکه در فرو پاشی خود هندسه (زمانی و مکانی) درگیر می شوند.)
تعداد سیاهچاله‌ها در جهان
به عقیده ای.جی.دابلیو. کامرون از دانشگاه یشیوا ممکن است جهان پر از سیاهچاله باشد. نظریه کیهان‌شناسی پیش بینی می کند که جهان شامل مقدار مشخصی ماده است. اما اخترشناسان از مشاهده هایشان استنباط کرده‌اند که تقریباً ماده به اندازه کافی وجود ندارد تا این پیش بینی ها را عملی سازد. ماده مشاهده شده به اندازه قابل ملاحظه‌ای کمتر از ماده پیش بینی شده است. دکتر کامرون بر آن است که ماده گمشده ممکن است به وسیله شمار زیادی سیاهچاله بلعیده شده باشد.
تاریخ شیمیایی جهان نشان می دهد که نخستین ستارگانی که تشکیل شده‌اند بسیار بزرگ بوده‌اند و انتظار می رود به سیاهچاله‌ها تبدیل شوند. با قطعیت نمی‌توان گفت که همه ستارگان ناگزیر به سیاهچاله‌ها مبدل می شوند. دانشمندان نشان داده‌اند که ستارگان نا متقارن ستارگانی که تقارن کروی تقریباً کامل ندارند به این سرنوشت دچار می شوند. اما به عقیده وای. ب. زلدوویچ فیزیکدانان شوروی و گروه انگلیسی استون هاوکینگ، راجر بن روز و روبرت چراک، عدم تقارن شکلی کوچک، یک ستاره بزرگ را نجات نخواهند داد.
آشکارسازی سیاهچاله‌ها
یک از راههای کشف سیاهچاله‌ها استفاده از امواج گرانشی است که هنگام فروپاشی گسیل می دارند. هر جرم اختری از حیث شکل نامتقارن تششع ممکن است یک منبع قابل اکتشاف مشخص به وجود آورد. جوزف وبر از دانشگاه مریلند، پیش کسوت رشته تشعشع گرانشی، رویدادهای زیادی را کشف کرده است که حاکی از ویرانی وسیع ماده در جهان، از راه فروپاشی گرانشی است. کارافزار او عبارت است از آنتن‌های آلومینیومی، ابزاری که بوسیله سیمهایی در داخل اتاقهای حفاظ داری آویزانند. این کار افزار او قادر به کشف سیاهچاله است، اما متاسفانه این کار را نمی‌تواند به دقت انجام دهد.