سیاهچاله و انواع آن چیست؟

سیاهچاله و انواع آن چیست؟ در اینجا قصد داریم درباره سیاهچاله، چیستی و عملکرد آن، مطالبی را به صورت خلاصه و قابل فهم بیان کنیم. با ما همراه باشید.

بیشتر بخوانید: انواع ستارگان آسمان کدامند؟

سیاهچاله و انواع آن چیست؟

سیاهچاله‌ها یکی از جذاب‌ترین و مرموزترین اجرام جهان ما هستند. آن‌ها زمانی شکل می‌گیرند که ستاره‌ای پرجرم تحت گرانش خود فرو می‌ریزد و منطقه‌ای از فضا را ایجاد می‌کند که کشش گرانشی آنقدر قوی است که هیچ چیز، حتی نور، نمی‌تواند از میدان آن فرار کند. این منطقه به عنوان افق رویداد شناخته می‌شود و نقطه بی‌بازگشتی را برای هر چیزی که بیش از حد به سیاهچاله نزدیک می‌شود نشان می‌دهد.

رصد نخستین سیاهچاله

اولین سیاهچاله در سال 1964 توسط ستاره‌شناسان در حال مطالعه یک منظومه ستاره‌ای به نام Cygnus X-1 کشف شد. دانشمندان رصدکننده متوجه شدند که یک شیء در سیستم منتشر شده است که اشعه ایکس است، اما آن‌ها نمی‌توانند چیزی را در آن‌جا ببینند. پس از بررسی‌های بیشتر، این دانشمندان متوجه شدند که باید یک سیاهچاله در سیستم وجود داشته باشد که مواد را از ستاره بیرون بکشد و آن را تا میلیون‌ها درجه گرم کند و باعث شود اشعه ایکس ساطع شود.

کشف سیاهچاله‌ها

از آن زمان، ستاره‌شناسان بسیاری از سیاهچاله‌های دیگر را در جهان کشف کرده‌اند. آنها در اندازه‌های مختلف هستند، از چند برابر جرم خورشید ما تا میلیاردها برابر جرم آن. بزرگ‌ترین سیاهچاله شناخته شده در مرکز کهکشانی به نام M87 قرار دارد و جرمی حدود 6.5 میلیارد برابر خورشید ما دارد.

تأثیر سیاهچاله بر فضا و زمان

یکی از جالب‌ترین جنبه‌های سیاهچاله‌ها تاثیر آن‌ها بر زمان و مکان است. هر چه به سیاهچاله نزدیک می‌شوید، زمان کند می‌شود و فضا انحناء می‌یابد. این اثر به عنوان اتساع زمان گرانشی شناخته می‌شود و توسط آزمایش‌های روی زمین با استفاده از ساعت‌های اتمی تایید شده است.

یکی دیگر از جنبه‌های جالب سیاهچاله‌ها نقش آن‌ها در شکل‌گیری کهکشان‌ها است. تصور می‌شود که سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم در مرکز کهکشان‌ها نقش مهمی در تنظیم شکل‌گیری ستاره‌ها و پایداری کهکشان‌ها در دوره‌های زمانی طولانی دارند.

انواع سیاهچاله

چهار نوع مختلف سیاهچاله وجود دارد و هر نوع دارای رمز و رازهای بسیاری است.

این انواع سیاهچاله‌ها عبارتند از: سیاهچاله با جرم ستاره‌ای، سیاهچاله با جرم متوسط، سیاهچاله بسیار پرجرم، و سیاهچاله نخستین.

سیاهچاله با جرم ستاره‌ای

شناخته‌شده‌ترین سیاهچاله‌ها، یعنی سیاهچاله‌هایی با جرم ستاره‌ای، زمانی تشکیل می‌شوند که یک ستاره عظیم به پایان عمر خود می‌رسد، منفجر می‌شود و در خود فرو می‌ریزد.

اگر جرم ستاره در حال فروپاشی بین ۸ تا ۲۰ برابر خورشید باشد، سیاهچاله تشکیل نخواهد شد. در عوض، مواد در حال فروپاشی از هسته ستاره جهش کرده و سبب فروپاشی آن به شکل یک ابرنواختر می‌شود.

اما اگر جرم ستاره در حال فروپاشی حدود ۲۰ برابر جرم خورشید باشد، هسته آن به اندازه کافی قوی نیست که مانع از انفجار شود. در واقع، هیچ مکانیزمی نمی‌تواند از فروپاشی و تبدیل چنین ستاره‌ای به سیاهچاله جلوگیری کند.

بسته به اندازه اولیه ستاره در حال انفجار، سیاهچاله با جرم ستاره‌ای حاصل می‌تواند تا حدود 100 برابر یا بیشتر جرم خورشید رشد کند.

سیاهچاله‌های با جرم متوسط

همان‌طور که از نام آنها پیداست، سیاهچاله‌های با جرم متوسط ​​بین سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای و سیاهچاله‌های کلان‌جرم قرار دارند. این نوع سیاهچاله نه خیلی کوچک است و نه خیلی بزرگ. اما نادر است.

گمان می‌رود که سیاهچاله‌های با جرم متوسط ​​زمانی تشکیل می‌شوند که چندین سیاهچاله با جرم ستاره‌ای تحت مجموعه‌ای بزرگ‌تر ترکیب شوند. این ترکیب‌ها اغلب در مناطق شلوغ کهکشان‌ها اتفاق می‌افتد.

سیاهچاله‌های ترکیب شده با جرم ستاره‌ای زمان بسیار زیادی را در مراحل اولیه شکل‌گیری خود می‌گذرانند. اما در نهایت آن‌ها سریع‌تر با هم برهم‌کنش می‌کنند تا اینکه به هم می‌رسند و یک سیاه‌چاله بزرگ‌تر را تشکیل می‌دهند.

به گفته محققان، پس از تعدادی ترکیب متوالی، این سیاهچاله‌های با جرم متوسط ​​در نهایت ممکن است از حدود 100 به حدود 1 میلیون جرم خورشیدی رشد کنند (اگرچه معیار تقسیم‌بندی بین طبقات مختلف این سیاهچاله‌ها هنوز موضوع بحث است).

هرچند هنوز وجود شواهد قطعی برای این نوع سیاهچاله هنوز در هاله‌ای از ابهام باقی مانده است، در چند دهه گذشته برخی از مطالعات شواهد جالبی را نشان داده‌اند که وجود این سیاهچاله‌های نه چندان بزرگ و نه چندان کوچک را تأیید می‌کند.

سیاهچاله‌های پرجرم

سیاهچاله‌ها به دلیل ترکیب، حجیم‌تر می‌شوند. این مسئله طبیعتا در مورد سیاهچاله‌های پرجرم نیز صادق است.

اگرچه نظریه‌های زیادی در مورد تشکیل این نوع سیاهچاله‌ها وجود دارد، اما یکی از قانع‌کننده‌ترین آنها این است که به دلیل یک رشته از واکنش‌های زنجیره‌ای غیرقابل کنترل ستاره‌ای، سیاه‌چاله‌ها بزرگ‌تر می‌شوند. در این نظریه، سیاهچاله اولیه ابرپرجرم پیوسته با مواد پیرامونش ترکیب می‌شود. دائما مواد بیشتری را بلعیده و در نهایت آن‌قدر عظیم می‌شود که به سمت مرکز کهکشان خود فرو می‌رود.

در طول مسیر، سیاهچاله می‌تواند به سایر سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای و با جرم متوسط ​​بپیوندد و حتی بزرگتر شود. اما در نهایت به هسته کهکشان می‌رسد (اگر قبلاً از آن‌جا شروع نشده باشد) و به گشتن در فضا و بلعیدن هر ماده‌ای که خیلی به آن نزدیک است ادامه می‌دهد. طی میلیاردها سال، این فرآیند می‌تواند به سیاهچاله اجازه دهد تا به میلیون‌ها برابر جرم خورشید برسد.

سیاهچاله‌های نخستین

همان‌طور که از نام آنها پیداست، سیاهچاله‌های نخستین زمانی متولد شدند که جهان هنوز جوان بود، تنها یک ثانیه پس از انفجار بزرگ. مدت‌ها قبل از وجود ستاره‌ها، کهکشان‌ها و دیگر سیاهچاله‌ها.

اما سیاهچاله‌های نخستین به هر حال به عنوان یک ستاره زندگانی خود را شروع نکرده‌اند. آن‌ها زمانی به وجود می‌آمدند که جهان تازه ایجاد شده هنوز همگن و یکنواخت توزیع نشده بود.

در این مرحله، برخی از دانشمندان بر این باورند که بخش‌های خاصی از کیهان دارای انرژی فوق‌العاده بالایی هستند. این‌ها در واقع مناطق ریز فوق‌العاده پرانرژی در فضا هستند که از نظر تئوری می‌توانند مستقیماً در سیاهچاله‌های اولیه فرو بریزند. و بسته به اینکه اولین سیاهچاله‌ها پس از انفجار بزرگ چه زمانی تشکیل شدند، می‌توانند از حدود 0.00001 برابر جرم یک گیره کاغذ تا حدود 100000 برابر جرم خورشید متغیر باشند.

چالش‌های مطالعه درباره سیاهچاله‌ها

در ادامه بحث سیاهچاله و انواع آن،  به چالش‌های مرتبط با سیاهچاله‌ها می‌رسیم.

با وجود اهمیت آن‌ها در درک جهان، هنوز سوالات بی‌پاسخ زیادی در مورد سیاهچاله‌ها وجود دارد. به عنوان مثال، وقتی ماده از افق رویداد عبور کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا از بین رفته است یا در داخل سیاهچاله به حیات خود ادامه می‌دهد؟ این سؤالات هم‌چنان به هدایت تحقیقات در مورد این موضوع جذاب ادامه می‌دهند.

جمع‌بندی

سیاهچاله‌ها یکی از جذاب‌ترین اجرام در جهان ما هستند. آن‌ها درک ما از فیزیک را به چالش می‌کشند و پیامدهای مهمی برای چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها در طول زمان دارند. همان‌طور که به مطالعه آنها ادامه می‌دهیم، بدون شک بینش‌های جدیدی در مورد این اجرام مرموز و جایگاه آنها در کیهان ما کشف خواهیم کرد.

در این نوشته درباره این که سیاهچاله و انواع آن چیست مطالبی را بیان کردیم. سپاس از این که با ما همراه بودید.

منابع

۱. spaceandbeyondbox.com – به انگلیسی