کوتوله سفید و سیاه جاله

 کوتوله سفید

کوتوله سفید گونه‌ای از اجرام فضایی است

در طی زندگی یک ستاره در دوران پیری برخی از ستارگان که از حد مشخصی بزرگ‌تر باشند به سیاهچاله و اگر از این حد کوچک‌تر باشند تبدیل به کوتوله سفید می‌شوند

ماده تشکیل دهنده کوتوله‌های سفید به اندازه‌ای به هم فشرده‌است که یک قاشق غذاخوری آن چند تن وزن دارد.  

کوتوله‌های سفید، که تعدادشان در کهکشان ما نسبتاً زیاد است، آخرین مرحله تکامل بسیاری از ستاره‌ها هستند. ستاره‌هایی که جرمشان تقریباً معادل جرم خورشید (۲/۱ جرم خورشید) و یا کمتر از آن است به احتمال زیاد همگی به کوتوله سفید تبدیل می‌شوند. این اصطلاح برای توصیف مرحله‌ای از تکامل ستاره‌ای به کار می‌رود که ستاره پس از تبدیل شدن به غول سرخ، در آن مرحله از انقباض باز می‌ایستد. در مرحله کوتوله سفید، ماده ستاره‌ای فشرده می‌شود و به جسمی کم نور، به اندازه‌ای بسیار کوچک، به بزرگی زمین، تبدیل می‌شود. از آنجا که ستاره دیگر هیچ منبعی برای تولید انرژی ندارد، سرد می‌شود. پس یک کوتولهٔ سفید، ستاره‌ای است که دیگر سوخت هسته‌ای اش تمام شده و در نتیجه بسیار فشرده و کوچک می‌شود. چنین ستارگانی بسیار داغ هستند ولی آهسته آهسته دمای خود را از دست می‌دهند

مرحله تبدیل ستاره به کوتوله سفید

این رمبش(در هم فرورفتگی) با چنان سرعتی انجام می‌گیرد و کشش جاذبه‌ای آنها چنان سخت و شدید است که تقریبا تمامی پوسته الکترونی در هم می‌شکنند و هسته‌ها آنقدر به هم نزدیک می‌شوند که در یک ستاره تمامی مواد موجود در خود را در حجم کوچکی جای داده است. این ستاره اکنون همانند یک شباهنگ "ب" است که معمولا کوتوله سفید نامیده می‌شود. این واقعه تا پنجاه هزار میلیون سال دیگر در مورد خورشید اتفاق نخواهد افتاد. با این حال این واقعه در مورد بسیاری از ستارگان رخ داده است و شباهنگ "ب" یکی از ستارگان است که اصطلاحا کوتوله سفید نامیده می‌شود. در حقیقت توانستند به شناسایی سیاهچاله‌ها بپردازند و رموز آنها را کشف نمایند.

با مرگ غول سرخ ، جرمش 90 درصد کاهش می‌یابد و بعد به دور هسته متلاشی شونده‌اش یک سحابی سیاره‌ای تشکیل می‌دهد. با کوچک شدن هسته ، ماده‌اش بیشتر از آنچه که مواد در زمین فشرده می‌شوند، متراکم می‌شود. در زمانی خاص ، ماده هسته در برابر فشردگی بیشتر مقاومت می‌کند. حالا دیگر هسته به کوتوله‌ای سفید با حداقل 1.4 جرم خورشیدی و حجمی معادل حجم زمین تبدیل شده است

سیاه‌چاله فضایی

بنابر نظریه نسبیت عام سیاه‌چاله‌ ناحیه‌ای از فضا است که میدان گرانشی فوق العاده بالایی دارد بطوریکه هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از میدان گرانشی آن بگریزد. در سیاهچاله ناحیه‌ای به نام افق رویداد وجود داردکه هیچ چیزی بعد از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد و یا به عبارت دیگر بلعیده می‌شود.این یکی از اسرار سیاهچاله هاست که دانشمندان روی چگونگی آن به تحقیق و پژوهش می‌پردازند. "سیاه" نامیده می‌شود چون همه نوری که به داخل آن راه می‌یابد را به دام می اندازد دقیقا مانند مفهوم جسم سیاه در ترمودینامیک. یک سیاهچاله برخلاف درون نامرئی اش می‌تواند حضور خود را از طریق فعل و انفعال با محیط اطراف نشان دهد.ما از طریق دیدن حلقهٔ تجمعی و یا یک گروه از ستاره‌ها که به دور یک ناحیه تاریک و خالی در حال گردش اند می‌توانیم به حضورشان پی ببریم

یک سیاهچاله اغلب شی ئی تعریف می‌شود که سرعت گریز آن حتی از سرعت نور بیشتر است. سرعت گریزحداقل سرعت ممکن برای یک جسم می‌باشد تا بتواند از میدان گرانشی جسمی دیگر فرار کند. برای درک بهتر موضوع تصور کنید روی سطح یک سیاره ایستاده ایدوسنگی را مستفیما به بالاپرتاب می کنید. . فرض کنیدکه سنگ را با قدرت زیادی پرتاب نکرده باشید سنگ برای مدتی بالا خواهد رفت اما در نهایت به خاطر گرانش سیاره پایین خواهد افتاد. اگر سنگ را به اندازه کافی محکم پرتاب کنید سنگ ممکن است از گرانش سیاره بگریزد در این حالت سنگ برای همیشه به بالا رفتن ادامه خواد داد.سرعتی که نیاز است با آن سنگ را پرتاب کنید تا از گرانش سیاره بگریزدسرعت گریز نامیده می‌شود. سرعت گریز برای کره زمین تقریبا برابر 11 کیلومتربرثانیه می‌باشد و برای خورشید 660 کیلومتر بر ثانیه است. بدین ترتیب هر چه جرم افزایش می‌یابد و یا شعاع کاهش می‌یابد و به طور کلی هرچه جسم چگال تر باشد سرعت گریز نیز افزایش می‌یابد. می‌توان حدس زد که سرعت گریز برای یک سیاهچاله با جرمی حدود چند میلیون برابر خورشید چقدر است.! مطمئنا سرعت گریز سیاهچاله‌ها بیشتر از سرعت نور می‌باشد در نتیجه هیچ چیز نمی‌تواند از آن فرار کند.در نظریه نسبیت عام تمام جرم یک سیاهچاله درتکینگی متمرکز می‌شود که می‌تواند یک نقطه یا یک حلقه یا یک کره باشد.در اطراف تکینگی کره فرضی به نام افق رویداد وجود دارد که " نقطه بدون بازگشت " را مشخص می‌کند. مرزی که هرچیزی که از آن عبورکند به ناچار به سمت تکینگی هدایت می‌شود. فاصله بین تکینگی تا افق رویداد اندازه یک سیاهچاله را معین می‌کند.
از نظر دانشمندان به طور کلی به دو دسته سیاهچاله‌های چرخشی و غیرچرخشی تقسیم می‌شوند.اما دسته بندی معمول بر اساس جرم آنان می‌باشد. وقتی سیاهچاله‌ها براساس فروپاشی گرانشی یک ستاره شکل می‌گیرند سیاهچاله‌های ستاره وارسیاهچاله‌های پرجرم نامیده می‌شوند.دانشمندان معتقدند بین این دو اندازه سیاهچاله‌هایی با جرم چندین هزار برابر جرم خورشید نیز وجود دارند که سیاهچاله‌های جرم متوسط نامیده می‌شوند و اما میکرو سیاهچاله ها که دانشمندان معتقدند در زمان انفجار بزرگ شکل گرفته اند و همچنین امکان ساخت چنین سیاهچاله‌هایی در دستگاههای شتاب دهنده ذرات روی زمین وجود دارد.با این وجود تا کنون هیچ میکروسیاهچاله‌ای از سوی دانشمندان شناسایی نشده است.

تبدیل ستارگان بزرگ به سیاه‌چاله‌ها

ابتدا برای فهم بهتر سیاهچاله‌ها بد نیست این را بدانید سیاهچاله‌ها به قدری متراکمند که اگر کل کرهٔ زمین قطرش به ۰/۹ سانتیمتر تقلیل یابد اما جرمش ثابت بماند به یک سیاهچاله تبدیل می‌گردد.
بر سر ستاره در حال مرگی که بیش از ۱٫۴ برابر خورشید است چه می‌آید؟ حتی نیروی قوی نیز نمی‌تواند سرعت فرو پاشی درونی آن را متوقف سازد. و این ستاره کاملاً فرو می‌پاشد و از مرحله ستاره نوترونی فراتر رفته و حتی به یک شی کوچک‌تر و چگال تر یعنی سیاهچاله‌ تبدیل می‌شود.اگر هر جسم را به اندازه شعاع شوارتز شیلد منقبض کرد ان به یک سیاه چاله تبدیل می‌شود شعاع شوارتز شیلد زمانی ایجاد می‌شود که سرعت گریزه از جاذبه به سرعت نور برسد
فروپاشی کامل به معنای آن نیست که سیاهچاله‌ از روی صفحه جهان محو می‌شود. همان طور که به‌وسیله اینشتین توصیف شده‌است ساختار فضا- زمان فرو پاشی بی پایان را منتفی می‌کند و به جای آن یک انحنای غیر مادی، نامرئی و واقعی فضا را به وجود می‌آورد. یک سیاهچاله‌ را می‌توان به مرد نامرئی سنگین وزنی تشبیه کرد که روی یک نیمکت نشسته‌است. او دیده نمی‌شود ولی وزن او در نیمکت فرورفتگی ایجاد می‌کند.
سیاهچاله‌ برای فیزیکدانان نظری چیز تازه‌ای نیست. در سال ۱۹۳۹ج. 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 نداشت. اما با پیشترفت اخیر اخترشناسی رادیویی و کشف علائم رادیویی توضیح ناپذیر از اعماق فضا، سیاهچاله‌ها به صورت موضوع بسیار مهم اخترشناسی درآمده‌اند. دانشمندان معتقدند که این اشیای نظری پدیده‌های با انرژی فوق العاده چون اختر نماها و تپ اخترها می‌توانند 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.

تعداد سیاهچاله‌ها در جهان

به عقیده‌ای.جی.دابلیو. کامرون از دانشگاه یشیوا ممکن است جهان پر از سیاهچاله‌ باشد. نظریه کیهان‌شناسی پیش بینی می‌کند که جهان شامل مقدار مشخصی ماده‌است. اما اخترشناسان از مشاهده‌هایشان استنباط کرده‌اند که تقریباً ماده به اندازه کافی وجود ندارد تا این پیش بینی‌ها را عملی سازد. ماده مشاهده شده به اندازه قابل ملاحظه‌ای کمتر از ماده پیش بینی شده‌است. دکتر کامرون بر آن است که ماده گمشده ممکن است به وسیله شمار زیادی سیاهچاله‌ بلعیده شده باشد.
تاریخ شیمیایی جهان نشان می‌دهد که نخستین ستارگانی که تشکیل شده‌اند بسیار بزرگ بوده‌اند و انتظار می‌رود به سیاهچاله‌ها تبدیل شوند. با قطعیت نمی‌توان گفت که همه ستارگان ناگزیر به سیاهچاله‌ها مبدل می‌شوند. دانشمندان نشان داده‌اند که ستارگان نا متقارن ستارگانی که تقارن کروی تقریباً کامل ندارند به این سرنوشت دچار می‌شوند. اما به عقیده وای. ب. زلدوویچ فیزیکدانان شوروی و گروه انگلیسی استیون هاوکینگ، راجر بن روز و روبرت چراک، عدم تقارن شکلی کوچک، یک ستاره بزرگ را نجات نخواهند داد.

جهان حفره‌ها

سیاهچاله ، این اجرام نادر و عجیب ، را می‌توان نتیجه تفکرات جوان باهوش آلمانی که در سال ۱۹۱۹ در دفتر ثبت اختراعات سوئیس مشغول به کار بود دانست. آلبرت اینشتین در سال 1919 تئوری نسبیت عام خود را که انقلابی عظیم در فیزیک نوین بود را ارائه کرد. آلبرت اینشتین پی برده بود که جهان اساساً در مکانهای متفاوت نسبت به قوانین نیوتن قابل توضیح نیست. او گفت که سه بعد از فضا نمی‌توانند به صورت مجزا از بعد چهارم یعنی زمان باشند. او گفت که اینها باهم پیوسته هستند و آنها فضا - زمان نامید. این ساختار همانند یک ساختار نامرئی است که در واقع وجود دارد. او گفت که فضا نمی‌تواند مطلق باشد، بلکه پیوسته است. این بافت فضا زمانی می‌تواند خمیده شود و یا اینکه پیچ و تاب پیدا کند.
این بافت که می‌تواند جالب باشد فقط در صورتی می‌تواند مسطح و صاف باشد که هیچ چیز در روی آن وجود نداشته باشد. اگر جسمی جرم دار در روی آن وجود داشته باشد گرانش نیز وجود دارد و هر جا که گرانش وجود داشته باشد این بافت فضا - زمان خمیده می‌شود. این خمیدگی این بافت برای اجرام حکم می‌کند که چگونه حرکت کنند، در واقع می‌گوید که گرداگرد این فضا - زمان خمیده به سیر و سفر بپردازند. گرانش در تئوری نسبیت عام اثر هندسی جرم بر فضای اطراف خود است. اگر بخواهیم کمی ساده‌تر توضیح دهیم همین خمیدگی عامل ایجاد گرانش است.
انیشتین برای تصور این واقعیت فرض کرد که کاغذی دارد و آن کاغذ را ساختار فضا - زمان فرض کرد. او جسمی سنگین را در روی آن ماغذ قرار داد (آن جسم را خورشید در نظر گرفت) و دید که در ساختار کاغذ خمیدگی و فرو رفتگی ایجاد شده است. او گفت که این فضا زمان خمیده گرانشی تولید می‌کند که هر چه این خمیدگی بیشتر باشد گرانش نیز قوی‌تر خواهد بود. سرانجام در جهان اجرامی وجود دارند که این خمیدگی را به نهایت خود می‌رسانند و تمام مسیرها را بسوی خود خم می‌کنند و این اجرام حقیقتا" سیاهچاله‌های کیهانی هستند

منبع:http://daneshnameh.roshd.ir

www.wikipedia.org