این زبان با ماشین ترجمه شده و توسط انسانی بازبینی نشده است.

فضا · مقاله

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

انتشار:

The Event Horizon Telescope (EHT) — a planet-scale array of eight ground-based radio telescopes forged through international collaboration — was designed to capture images of a black hole . In coordinated press conferences across the globe, EHT researchers revealed that they succ
تصویر: Event Horizon Telescope , uploader cropped and converted TIF to JPG · CC BY 4.0 · Wikimedia Commons

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.

انواع سیاهچاله بر اساس جرم (ناسا)
نوعمحدوده جرم معمولمثال
ستاره‌ایحدود 3 تا دستیاه جرم خورشیدپراکنده در سراسر راه شیری
بین‌جرم100 تا بیش از 10000 جرم خورشیدمحصول ادغام GW190521 (142 جرم خورشید)
ابرجرم100000 تا میلیارد جرم خورشیدM87* (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.

— هاینو فالکه، رئیس شورای علوم تلسکوپ افق رویداد، به‌گفته اخبار MIT

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

  1. NASA — What Are Black Holes?
  2. NASA Science — Anatomy (Black Holes)
  3. MIT News — Astronomers Capture First Image of a Black Hole
  4. Physics World — LIGO detects first ever gravitational waves from two merging black holes

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