سیاه چاله چیست ؟

یک سیاه چاله ناحیه ای از فضاست که تراکم جرم آ ن به قدری زیاد است.(دارای چگالی بی نهایت است)که هیچ راهی برای فرار جرمی که از نزدیک آن عبور کرده و به دام جاذبه گرانشی آ ن می افتد وجود ندارد.
بهترین نظریه ی که تا کنون در مورد گرانش ارائه شده است نظریه نسبیت عام انیشتین است. ما برای پی بردن به جزئیات سیاه چاله ها باید تعدادی از نتایج این نظریه را بررسی کنیم. اما اجازه دهید موضوع را با بحث در مورد گرانش شروع کنیم.
فرض کنید شما روی سطح یک سیاره ایستاده اید و سنگی را مستقیما به بالا پرتاب می کنید . قدرت شما در پرتاب سنگ خیلی زیاد نیست بنابراین سنگ تا ارتفاع معینی بالا رفته و پس از مدتی بر اثر نیروی گرانش سیاره به پایین می افتد . ولی اگر سنگ را به قدر کافی به بالا پرتاب کنید تا سنگ به طور کامل از گرانش سیاره بگریزد دیگر به سطح سیاره بر نمی گردد. سرعت مورد نیازی که سنگ باید داشته باشد تا بتواند از جاذبه گرانشی سیاره فرار کند سرعت گریز نام دارد. در این حال شما انتظار دارید که سرعت گریز به جرم سیاره بستگی داشته باشد .اگر سیاره ای بی نهایت سنگین باشد در نتیجه گرانش آ ن قوی و سرعت گریز از آن بالا است . سیاره های سبک تر سرعت گریز کمتری دارند.سرعت گریز به فاصله شما از مرکز سیاره نیز بستگی دارد .هر چه به مرکز نزدیک تر باشید سرعت گریز بالا ست. سرعت گریز از زمین ۲/۱۱کیلو متر بر ثانیه (۱۰۳Í۲۵ متر بر ساعت ) است .در حالی که سرعت گریز از ماه ۴/۲ کیلو متر بر ثانیه ( ۳/۵Í۱۰۳ متر بر ساعت ) است.
حال جرمی را تصور کنید با چگالی زیاذ و شعاع کم وبا سرعت گریز از مرکزی فراتر از سرعت نور .]می دانیم [ هیچ چیز از نور سریع تر حرکت نمی کند . بنابر این هیچ جرمی نمی تواند از میدان گرانش آ ن فرار کند .حتی نور نیز به دام گرانش آ ن می افتد وقدرت فرار از آ ن را ندارد.
ایده جرمی با تراکم و چگالی بالا که حتی نور را می بلعد به لاپلاس درقرن ۱۸بر می گردد. تقریبا بلا فاصله پس از این که انیشتین نظریه نسبیت عام را بیان کرد کارل شوارتز شیلد یک راه حل محاسباتی برای معادلات این نظریه پیدا کرد که به شرح و توصیف این اجرام می پرداخت. تلاش افرادی نظیر اپن هایمر وال کف اسنایدر در ۱۹۳۰بود که مردم را به طورجدی درمورد امکان وجود چنین اجرامی در جهان به فکر فرو برد.(آقای اپن هایمر کسی است که پروژه من هتن را اداره کردند.)
یافته ها نشان می دهندهنگامی که یک سیاره سنگین به قدر کافی سوخت خود را مصرف کند دیگرقادر نخواهد بود خود را درمقابل جاذبه گرانشی نگه دارد و بنابر این در خود فرو ریزش کرده و به یک سیاه چاله تبدیل می شود.
در نسبیت عام انیشتین گرانش گواهی بر انحنای فضا و زمان است .جرم سنگین فضا زمان را کج می کند . بنابر این قوانین معمول هندسی درمورد این اجرام صادق نیست. در نزدیکی یک سیاه چاله انحنای فضا و زمان بی نهایت است.و به این دلیل سیاه چاله ها خصوصیات عجیبی دارند. یک سیاه چاله دارای افق رویداد است.سطحی کروی دور تا دور سیاه چاله شما می توانید از افق رویداد عبور کنید ولی نمی توانیدازداخل آن خارج شوید. در حقیقت با گذر از افق رویداد وحرکت به سمت مرکز سیاه چاله و نزدیکی به نقطه تکینگی شما از بین می روید.
شما می توانید افق رویداد را این گونه در نظر بگیرید : مکانی که سرعت گریز از آن برابر سرعت نور است و بیرون از افق رویداد سرعت گریز کمتر از سرعت نور است. بنابر این اگر راکت شما دارای انرژی و سوخت مناسب وکافی باشد تا بتواند خود را به سرعت گریز برساند می تواند از چنگ گرانش سیاه چاله فرار کند.اما اگر شما داخل افق رویداد شدید هیچ ماده ای حتی راکت شما از سیاه چاله نمی تواند خارج شود.
افق رویداد خواص هندسی عجیبی دارد: با کمک رصد گری که دور از سیاه چاله قرار داردافق رویداد سطح کروی آرام وبدون حرکتی به نظر می آید.اما اگر به افق رویداد نزدیک تر شوید تشخیص می دهید که دارای سرعت زیادی است ودر حقیقت با سرعت نور به دور خود حرکت می کند. بنابر این توضیح این مساله (که چرا عبور از افق رویداد راحت ولی بازگشت از آن غیر ممکن است) این می باشد: زمانی که افق رویداد با سرعت نور می چرخد به منظورفراراز میان آن شما باید سریع تر از نور حرکت کنید و این غیر ممکن است چون شما نمی توانید سریع تر از نور حرکت کنید و بنابر این از افق رویداد نمی توان خارج شد.
نام سیاه چاله توسط جان ارچیبال ویلز بر روی این اجرام نهاده شد که نسبت به نام قبلی آن گیراتر و ماندنی تر بود.قبل از ویلز این اجرام به ستاره های یخ زده معروف بودند.علت این نام گذاری را در توضیحات مربوط به سوال ۴ شرح خواهم داد.

مترجم: هدی قادری

منبع : آسمان پارس