فضا · مقاله
سیاهچالههای نشرح شده: چگونه تشکیل میشوند، چه شکلی دارند، و شواهدی برای وجود آنها
انتشار:

بهطور خلاصه
سیاهچاله منطقهای است که جاذبه در آن قدری قوی است که هیچچیز، حتی نور، نمیتواند از داخل افق رویداد فرار کند. بیشتر سیاهچالهها از فروپاشی ستارگان فراکتل درحال مرگ تشکیل میشوند، در حالیکه منشأ بزرگترین سیاهچالههای ابرجرم درک ضعیفی دارد، بر اساس ناسا. وجود آنها هم با تشخیص موجهای گرانشی در سال 2015 و هم با تصویر مستقیم در سال 2019 تأیید شده است.
این نسخه ترجمهٔ ماشینی متن اصلی (English) است. خواندن متن اصلی
سیاهچالهها منطقههایی در فضا هستند که جاذبه در آنها قدری قوی است که حتی نور نمیتواند بعد از یک نقطه معین فرار کند. این مرز را افق رویداد مینامند، و ناسا آن را نقطهای توصیف میکند که سرعت لازم برای فرار از سرعت نور بیشتر است.
چگونه سیاهچالهها تشکیل میشوند
شایعترین راه مرگ یک ستاره بزرگ است. بر اساس ناسا، یک ستاره با بیش از 20 جرم خورشید که سوخت هستهای در هسته خود را تمام میکند، تحت وزن خود فروپاشی میشود. زمانیکه هسته فروپاشی تقریباً سه جرم خورشید را فراتر رود، هیچ نیروی شناختهشدهای نمیتواند فروپاشی را متوقف کند، و یک سیاهچاله حاصل میشود.
سیاهچالههای ابرجرم، که در مراکز کهکشانهای بزرگ قرار دارند و بین 100000 تا میلیارد جرم خورشید وزن دارند، تنها از طریق فروپاشی ستارهای توضیح داده نمیشوند. ناسا بیان میدارد که منشأ سیاهچالههای ابرجرم ضعیف درک شده است، اگرچه میدانیم آنها از روزهای نخستین عمر کهکشان وجود داشتهاند.
سیاهچالهها نیز پس از تشکیل خود با کشش گاز و غبار اطراف از طریق فرایندی بهنام برافزایش، و با ادغام با سیاهچالههای دیگر، رشد میکنند.
ساختار سیاهچاله
توصیف ناسا از تشریح سیاهچاله شامل چندین بخش متمایز است. تکینگی نقطه نظری در مرکز است که بر اساس نسبیت عام، ماده تا چگالی بینهایت فشرده شده است. اطراف آن افق رویداد قرار دارد، نقطه بازگشت.
دورتر، گاز و غبار درحال سقوط یک دیسک برافزایش تشکیل میدهند، ساختاری چرخشی که هنگام حرکت به درون گرم میشود، که این یکی از راههای اصلی است که ستارهشناسان سیاهچالهها را تشخیص میدهند. نزدیک سیاهچاله، نور میتواند چندین بار بچرخد پیش از اینکه فرار کند، و حلقه نازک و مشوهی را تولید میکند که بهنام کره فوتونی شناخته میشود. برخی سیاهچالهها همچنین یک تاج یک میلیارد درجهای از ذرات بالای دیسک، و جفت جتهایی تولید میکنند که ماده را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به بیرون پرتاب میکنند، جتهای سیاهچالههای ابرجرم صدها هزار سال نوری امتداد داشته، بر اساس ناسا.
انواع سیاهچالهها
ستارهشناسان سیاهچالهها را بر اساس جرم طبقهبندی میکنند. سیاهچالههای ستارهای از حدود سه تا دستیاه جرم خورشید امتداد دارند و در سراسر کهکشانهایی مانند راه شیری پراکنده هستند. سیاهچالههای ابرجرم مراکز کهکشانهای بزرگ را تثبیت میکنند و از 100000 تا میلیارد جرم خورشید وزن دارند؛ سیاهچاله در قلب کهکشان مسیه 87 بیش از 6 میلیارد جرم خورشید دارد، بر اساس ناسا. سیاهچالههای بینجرم در محدوده 100 تا بیش از 10000 جرم خورشید، مثالهای تأیید شده کمی دارند؛ ناسا رویداد ادغام 2019 GW190521 را، که سیاهچالهای با 142 جرم خورشید تولید کرد، قانعکنندهترین مثال این دسته تا کنون میخواند.
| نوع | محدوده جرم معمول | مثال |
|---|---|---|
| ستارهای | حدود 3 تا دستیاه جرم خورشید | پراکنده در سراسر راه شیری |
| بینجرم | 100 تا بیش از 10000 جرم خورشید | محصول ادغام GW190521 (142 جرم خورشید) |
| ابرجرم | 100000 تا میلیارد جرم خورشید | M87* (بیش از 6 میلیارد جرم خورشید) |
چگونه دانشمندان اثبات کردند سیاهچالهها واقعی هستند
تصاویر مستقیم سیاهچاله به معنای معمول غیرممکن است، زیرا هیچ نوری از درون افق رویداد فرار نمیکند. در عوض، محققان به دنبال اثرات غیرمستقیم هستند، و دو نتیجه اصلی در دهه گذشته سیاهچالهها را از پیشبینی نظری به واقعیت مشاهدهشده تبدیل کردند.
اولی در 14 سپتامبر 2015 آمد، هنگامیکه آشکارکنندههای LIGO پیشرفته دوگانه در ایالات متحده، سیگنال موج گرانشی را ثبت کردند، بعداً GW150914 نامگذاری شد، بر اساس گزارش Physics World درباره کشف. سیگنال از دو سیاهچاله با جرم 36 و 29 برابر خورشید آمد، که در یک سیاهچاله چرخنده واحد با 62 جرم خورشید تقریباً 1.3 میلیارد سال نوری فاصله ادغام شدند. تفاوت، معادل 3 جرم خورشید، بهعنوان موجهای گرانشی تابش شد. کشف با اهمیت آماری بالاتر از 5.1 سیگما اندازهگیری شد و تأیید کرد، از جمله موارد دیگر، که موجهای گرانشی با سرعت نور حرکت میکنند، همانطور که نسبیت عام اینشتین پیشبینی میکرد.
دومی در 10 آوریل 2019 آمد، هنگامیکه تعاون تلسکوپ افق رویداد اولین تصویر سایه سیاهچاله را، آنطور که توسط اخبار MIT گزارش شد، منتشر کرد. هدف سیاهچاله ابرجرم در مرکز M87 بود، 55 میلیون سال نوری از زمین فاصله، با جرم 6.5 میلیارد خورشید و افق رویداد تقریباً 40 میلیارد کیلومتر. هشت تلسکوپ رادیویی زمینی، از هاوایی و آریزونا تا مکزیک، اسپانیا، شیلی و قطب جنوب، بهعنوان یک ابزار مجازی واحد برای ثبت تصویر کار کردند، که حلقه روشنی از گاز درخشان را در اطراف یک "سایه" مرکزی تاریک نشان میدهد.
این سایه، ناشی از خمیدگی گرانشی و تقاضای نور توسط افق رویداد، درباره ماهیت این اجسام شگفتانگیز بسیار چیز آشکار میکند.
بیش از 200 محقق از 13 مؤسسه شریک به نتیجه 2019 کمک کردند، بر اساس اخبار MIT، و سایه مشاهدهشده با پیشبینیهای نسبیت عام مطابقت داشت.
اثرات گرانشی بر فضای اطراف
نزدیک سیاهچاله، ماده درحال سقوط به دیسک برافزایش میریزد، که ناسا آن را "دیسک داغ، روشن و سریعچرخش" توصیف میکند — یکی از راههای اصلی که ستارهشناسان سیاهچالهها را تشخیص میدهند اگرچه خود سیاهچاله هیچ نوری ساطع نمیکند. همین اثرات گرانشی مسیر نور در نزدیکی را خم میکنند، که این چیزی است که حلقه درخشان دیدهشده در تصاویر EHT را به جای دایره تاریک سادگی تولید میکند.
سؤالات متکرر
پرسشها
- آیا هیچ چیز میتواند از سیاهچاله فرار کند؟
- نه. ناسا افق رویداد را بهعنوان مرز تعریف میکند که در آن سرعت فرار از سرعت نور بیشتر است، یعنی هیچ چیز، از جمله نور، نمیتواند بعد از آنکه آن نقطه را عبور کند فرار کند.
- سیاهچالهها چگونه تشکیل میشوند؟
- سیاهچالههای ستارهای زمانی تشکیل میشوند که سوخت هستهای یک ستاره با بیش از 20 جرم خورشید تمام شود و هسته آن، اگر حدود سه جرم خورشید را فراتر رود، تحت گرانش خود فروپاشی شود، بر اساس ناسا. منشأ سیاهچالههای ابرجرم کمتر واضح است؛ ناسا بیان میدارد که ضعیف درک شده است، اگرچه میدانیم این اجسام از روزهای نخستین عمر کهکشان وجود داشتهاند.
- آیا سیاهچاله از قبل عکسبرداری شده است؟
- در آوریل 2019 تعاون تلسکوپ افق رویداد اولین تصویری را که سایه سیاهچاله و حلقه گاز درخشان اطراف آن را نشان میدهد برای سیاهچاله ابرجرم در مرکز کهکشان M87 منتشر کرد، همانطور که اخبار MIT گزارش کرد.
- نخستین شاهد مستقیم ادغام سیاهچالهها چه بود؟
- در 14 سپتامبر 2015 LIGO موجهای گرانشی از دو سیاهچاله با 36 و 29 جرم خورشید را تشخیص داد که در سیاهچالهای با 62 جرم خورشید حدود 1.3 میلیارد سال نوری فاصله ادغام شدند، بر اساس پوشش Physics World برای کشف.
- بزرگترین دسته شناختهشده سیاهچاله چقدر بزرگ است؟
- سیاهچالههای ابرجرم از حدود 100000 تا میلیارد جرم خورشید امتداد داشته و در مراکز کهکشانهای بزرگ قرار دارند؛ سیاهچاله در M87 بیش از 6 میلیارد جرم خورشید دارد، بر اساس ناسا.
منابع
این مطلب با هوش مصنوعی آماده شده و پیش از انتشار از بررسی خودکار منابع گذشته است. اگر خطایی دیدید، درخواست اصلاح کنید. درخواست اصلاح یا حق پاسخ · چگونه کار میکنیم
مطالب مرتبط
فضاخبر
رفاست پویای پرسِویرَنس دستاورد رانندگی 28.1 مایل بر مریخ را ثبت کرد، از فرصت پیشی گرفت
رفاست پویای پرسِویرَنس ناسا فاصلهای بیشتر از هر وسیله دیگری در جهان دیگری را طی کرده است و در 11 اکتبر 2026 به مسافت 28.10 مایل (45.22 کیلومتر) بر روی مریخ رسید، بر اساس گزارش آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا. این علامت جدید از 28.06 مایل (45.16 کیلومتر) ثبت شده توسط رفاست پویای فرصت بین سالهای 2004 و 2018 — مسافتی که فرصت نزدیک به 15 سال برای طی کردن آن نیاز داشت، در مقابل حدود 5.5 سال برای پرسِویرَنس — پیشی میگیرد.
فضاراهنما
راهنمای مبتدیان برای انتخاب و استفاده از تلسکوپ
برای یک تلسکوپ اول، دهانه — قطر عدسه یا آینه اصلی — بیش از بزرگنمایی اهمیت دارد، زیرا تعیین میکند که ابزار چقدر نور جمع میکند. مبتدیان عموماً به سمت یک انکسار 75–100 میلیمتری یا یک بازتاب کننده Dobsonian 150–200 میلیمتری هدایت میشوند، با انتظارات واقعبینانه در مورد اینکه سیارات و اجرام آسمانی عمیق از طریق چشمی واقعاً چگونه به نظر میرسند.

فضامقاله
شاتل فضایی ناسا به سرعت 25 ماخ رسید: چرا به «سریعترین هواپیمای سرنشیندار» معروف است
شاتل فضایی ناسا در محدوده بالای جو با سرعتی تقریبی 17,500 مایل در ساعت - حدود 25 ماخ - وارد شد، و این سرعت آن را به سریعترین وسیله نقلیه سرنشیندار تبدیل میکند که مانند هواپیما پرواز میکند و بر روی باند فرودگاه فرود میآید. این عملیات 133 بار در طول 135 ماموریت بین سالهای 1981 و 2011 صورت گرفت. با این حال، سریعترین رکورد مطلق سرعت انسان متعلق به کپسول آپولو 10 است، که یک هواپیمای بالدار نبود.

فضامقاله
آیا میتوانیم در غارهای ماه زندگی کنیم؟ جستجو برای سکونتگاههای لوله گمانی ماه
بله، اصولاً میتوان: دانشمندان میگویند که لولههای گمانی فروریخته زیر چالههای مثل Marius Hills و Mare Tranquillitatis میتوانند فضانوردان را از تابش اشعه، ریزسنگهای فضایی و نوسانات شدید دمایی بسیار بهتر از هر سکونتگاهی در سطح محافظت کنند. ناسا اکنون مأموریتی به نام GIMLI را انتخاب کرده است تا بررسی کند که آیا یکی از این چالهها واقعاً به غاری بسیار بزرگ منتهی میشود.