نجوم

مقدمه

طبق نظریه ، نسبیت عام ، گرانش انحنا دهنده فضا - زمان است. فضای حول ستاره به نحو بارزی خم می‌شود در لحظه‌ای که هسته ستاره تبدیل به حفره سیاه می‌شود. این جرم خطوط فضا زمان را مانند پیله‌ای به دور خود می‌پیچد. امواج نوری کم تحت زوایای خاصی به سمت سیاهچاله روان می‌شود. در سطح کره‌ای که هم مرکز نقطه یکتایی سیاهچاله است، تجمع می‌کنند. در فاصله معینی از سیاهچاله که بسته به جرم ستاره رمبیده دارد، جاذبه آنچنان زیاد است که نور نمی‌تواند فرار کند، به این فاصله افق حادثه گفته می‌شود
سیاهچاله ها 

با حل استاتیک غیر چرخشی با تقارن کروی برای معادلات میدان انیشتین این نکته مشخص می‌شود که سیاهچاله‌ها که از یک سمت به صورت چاه عمل می‌کنند، در سطح دیگری بصورت چشمه عمل می‌کند. یعنی می‌تواند دو سطح مختلف فضا زمان را از جهانهای گوناگون یا دو نقطه بسیار دور از جهان خودمان را به هم متصل کند. که به این حالت کرم چاله یا پل انیشتین رزن گفته می‌شود.

سیاهچاله‌ها چگونه بوجود می‌آیند؟

هر چه ستاره‌های نوترونی بزرگتر باشد کشش جاذبه‌ای داخلی آن نیز بیشتر خواهد بود. در سال 1939 اوپنهایمر فکر کرد که نوترونها نمی‌توانند در برابر همه چیز مقاومت کنند. به نظر او اگر یک چیز در حال از هم پاشیدن بزرگتر از 2.3 برابر اندازه خورشید بود، آنگاه نه تنها الکترونها بلکه نوترونهای آن نیز در هم می‌شکست.

همچنین باید بدانیم که وقتی نوترونها در هم شکستند، دیگر هیچ چیز مطلقا وجود ندارد که از در هم پاشیدن ستاره جلوگیری کند. اگر شما خود را روی سطح یک توده در حال از هم پاشیدن تصور کنید، آنگاه شما با فرو ریختن آن جسم به مرکز آن نزدیکتر و نزدیکتر خواهید شد. و بنابراین نیروی جاذبه بیشتر و بیشتری را حس خواهید کرد. تا هنگامی که ستاره به مرحله کوتوله سفید برسد، شما بیش از 1.016 تن وزن پیدا خواهید کرد.
وقتی که ستاره به در هم پاشیدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوترونی هم گذشت و بطور کامل از هم پاشید، وزن شما از 15000 میلیون تن بیشتر و بیشتر خواهد شد. اگر سیاهچاله به اندازه کافی به ما نزدیک بود، می‌توانستیم نیروی جاذبه بر آن را حس کنیم. اما وقتی یک سیاه چاله در میان ستاره‌ها خیلی دورتر از ما قرار دارد، آیا می‌توانیم وجود آنرا اثبات کنیم؟ برای این منظور اخترشناسان دو راه آشکار شدن حدس می‌زنند

اول از روی جرم سحابی برای مثال اگر آنها جرمهای تمام ستارگان موجود در یک خوشه ستاره‌ای مرئی بطور قابل ملاحظه‌ای کمتر از جرم خوشه وجود داشته باشد، مرکز کهکشانها به عنوان مکانهایی تلقی می‌شوند که در آنها سیاهچاله‌ها وجود دارند. زیرا چگالی مواد در آنجا زیاد است.

راه دوم نیز این بوده که اگر چه  سیاهچاله‌ها هیچ تشعشعی خارج نمی‌شود، اما چیزهایی که در سیاهچاله‌ها سقوط می‌کنند. به هنگام سقوط اشعه ایکس از خود منتشر می‌کنند و هر چیز کوچکی که در سیاهچاله‌ها سقوط کند تنها مقدار کمی اشعه ایکس از خود منتشر می‌کند. این مقدار برای کشف آن در فاصله میلیونها میلیون کیلومتری کافی نخواهد بود .

در سال 1971 یک دانشمند انگلیسی به نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه بوجود آمدن سیاهچاله‌ها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. وزن برخی از این سیاهچاله‌ها ممکن است به اندازه وزن یک سیاره کوچک و یا از آن کمتر باشد و وی آنها را سیاهچاله کوچک نامید.

نتایج تحقیقات هاوکینگ

سیاهچاله‌ها می‌توانند وزن از دست بدهند.

مقداری از انرژی جاذبه‌ای آنها در خارج از محدوده شعاع شوارتز شیلد ستاره به ذرات ماده تبدیل می‌شود.

ممکن است این ذرات به فضای بیرون بگریزند از این طریق مقداری از مواد تشکیل دهنده سیاهچاله‌های بزرگ که به اندازه یک ستاره وزن دارند، برای تبخیر همه مواد تشکیل دهنده‌اش میلیونها میلیون سال وقت لازم است. در حالی که در این مدت خیلی بیشتر از این مقدار ماده به آن اضافه می‌شود. بنابراین هیچگاه از طریق تبخیر وزن آن کاسته نمی‌شود.

هر چه سیاهچاله کوچکتر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر است یک سیاهچاله کوچک واقعی باید بیشتر از مقدار ماده‌ای که به خود جذب می‌کند وزن از دست بدهد. بنابراین سیاهچاله کوچک باید بوسیله تبخیر کوچکتر و کوچکتر شود و بالاخره هنگامی که دیگر خیلی خیلی کوچک شد یک مرتبه تبخیر آن حالت انفجاری به خود گرفته و تشعشعاتی حتی با انرژی بیشتر از اشعه ایکس منتشر کند. اشعه منتشر شده از این طریق اشعه گاما خواهد بود

سیاهچاله‌های کوچکی که 15 میلیون سال پیش هنگام نخستین انفجار بزرگ جهان ایجاد شده‌اند، اکنون ممکن است در حال ناپدید شدن باشند. هاوکینگ اندازه اولیه آنها و نوع اشعه گامایی را که هنگام انفجار تولید می‌کنند، حساب کرد

انواع سیاهچاله

شوارتس شیلد: ساده ترین نوع سیاهچاله‌هاست، بار و چرخش ندارد، تنها یک افق رویداد و یک فوتون کره دارد، از آن نمی توان انرژی استخراج کرد. شامل تکینگی ، نقطه‌ای است که در آن ماده تا چگالی نامحدود در هم فرو رفته است

رایزنر- نورد شتروم: هم بار دارد وهم چرخش ، می تواند دو افق رویداد داشته باشد ، اما تنها یک فوتون کره دارد. شامل یک تکینگی نقطه ای است که وجود آن در طبیعت نامحتمل است، زیرا بارهای آن همدیگر را خنثی می کنند.

کر: چرخش دارد، اما بار ندارد. بیضی و از بیرونی حد استاتیک است. منطقه تیره میان افق رویداد و حد استاتیک ارگوسفر است، که می توان از آن انرژی استخراج کرد. می تواند دو افق رویداد و دو حد استاتیک داشته باشد. دو فوتون کره دارد. شامل یک تکینگی حلقه‌ای است.

کر- نیومان: هم بار دارد و هم چرخش ، همان سیاهچاله کر است، جز اینکه بار دارد، ساختارش شبیه ساختار سیاهچاله کر است. می‌توان از آن انرژی استخراج کرد. یک تکنیگی حلقه‌ای دارد.

به نظر پژوهشگران چهارنوع سیاهچاله همچنانکه ذکر شد می تواند وجود داشته باشند. مهمترین موضوع در باب سیاه چاله آنست که ، بدانیم ماده در داخل سیاهچاله‌ای که حاصل آمده است در نهایت به چه سرنوشتی دچار می شود؟ اختر فیزیکدانان می‌گویند:

اگر مقداری ماده به داخل حفره سیاه از قبیل آنچه که از یک ستاره وزین مرده بجای مانده بیندازید، نتیجه نهایی همواره الزاما یک چیز خواهد بود و تنها جرم ، بار الکتریکی و اندازه حرکت زاویه ای که جسم با خود حمل می کند باقی خواهند ماند. اما اگر کل جهان به داخل حفره سیاه خود بیفتد، یعنی به شکل سیاهچاله در آید، دیگر حتی کمیاب بنیادی (جرم) ، بار الکتریکی و اندازه حرکت زاویه ای نیز ناپدید می گردند.

مجهولات سیاهچاله‌ها

اگر ستاره شناسان بتوانند نوع پرتوهایی که هاوکینگ پیش بینی کرده است، شناسایی کنند، مدرک خوبی برای تأیید تشکیل و وجود سیاهچاله بدست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهای پیش بینی شده کشف نشده‌اند. با اینحال هر لحظه ممکن است این پرتوها شناسایی شوند. دلیل تابش اشعه ایکس از حفره سیاه این است که جرمی که توسط طوفانهای ستاره‌ای خود ستاره ، از سطح آن می‌گریزند، در فاصله مناسبی که به حفره سیاه رسیدند، توسط حفره شکار می‌شوند و در مداری به دور حفره شروع به چرخش کرده و به این ترتیب شکل یک دیسک عظیم را تشکیل می‌دهند

با توجه به این نکته که لایه‌های داخلی‌تر دیسک سریعتر از لایه‌های خارجی می‌چرخند، در اثر اصطکاک لایه‌های مختلف دیسک گرم شده و شروع به تابش اشعه ایکس می‌کنند. به این دیسک ، دیسک تجمعی گفته می‌شود. این حالت برای اولین بار در ستاره دوتایی (دجاجه1-X) مشاهده شده است. احتمالا قطر خود حفره سیاه (قطر افق حادثه) 30 کیلومتر است و برای تمامی

سیاه چاله چیست؟  

به طور مختصر، سیاه چاله قسمتی از فضاست که جرم بسیار زیادی در آن متمرکز شده است و هیچ جرمی در مجاورت آن نمی تواند از گرانش آن بگریزد. در حال حاضر بهترین نظریه در مورد گرانش، نظریه ی نسبیت عام اینشتین است. ما نیز برای درک بهتر جزئیات سیاه چاله ها باید به برخی نتایج نسبیت عام رجوع کنیم. اما بیایید با تفکر در مورد گرانش در محیط های عادی و در سطوح ساده شروع کنیم.

فرض کنید که بر روی سطح یک سیاره ایستاده اید و یک سنگی را به بالا پرتاب می کنید. فرض کنید که آن را زیاد پر قدرت پرتاب نکرده اید. سنگ برای مدت کوتاهی به بالا حرکت می کند، اما پس از مدتی شتاب گرانش سیاره آن را مجبور به سقوط می کند. اگر شما سنگ را آنچنان پر قدرت پرتاب کنید که از گرانش سیاره کاملا رها شود، برای همیشه به بالا رفتن خود ادامه می دهد. سرعتی که شما نیاز دارید تا به سنگ بدهید و از گرانش سیاره رهایش کنید سرعت گریز نامیده می شود. همان طور که می دانید سرعت گریز سیاره به جرم آن بستگی دارد. اگر سیاره چگال باشد، گرانش آن بسیار قوی خواهد بود، و سرعت گریز بالا می رود. اما یک سیاره ی سبکتر سرعت گریز کمی خواهد داشت. سرعت گریز همچنین به فاصله از مرکز سیاره نیز بستگی دارد. هر چقدر که به مرکز سیاره نزدیکتر باشید سرعت گریز شما بیشتر خواهد شد. سرعت گریز زمین 11.2 کیلومتر بر ثانیه است. در حالی که سرعت گریز ماه فقط 2.4 کیلومتر بر ثانیه است.

حال قسمتی از فضا را در نظر بگیرید که حاصل تمرکز عظیمی از جرم با شعاع کم است که سرعت گریز آن بالاتر از سرعت نور است. در حالی که هیچ چیز نمی تواند بالاتر از سرعت نور حرکت کند، هیچ چیزی نمی تواند از گرانش آن بگریزد. حتی یک باریکه ی نور نیز نخواهد توانست از گرانش آن بگریزد و به سوی آن برمیگردد.

ایده ی چنین تمرکز جرمی که آنقدر چگال باشد که حتی نور در آن گیر بیفتد مربوط به لاپلاس در قرن 18 می باشد. در حقیقت بلافاصله بعد از اینکه اینشتین نسبیت عام خود را بسط داد کارل شوارتز شیلد راه حلی ریاضی را که مربوط به معادله ی نظریه ای که این جرم را توضیح می داد کشف کرد. کمی بعد تلاش افرادی چون Oppenheimer، Volkoff و Synder در سال 1930 بود که باعث شد مردم جدی تر در مورد امکان وجود چنین جرمی در عالم فکر کنند. این تحقیقات نشان می دهد که موقعی که یک ستاره ی چگال سوخت خود را تمام می کند نمی تواند خود را در مقابل گرانش خود حفظ کرده به یک سیاه چاله تبدیل می شود.

در نسبیت عام، گرانش باعث ایجاد خمیدگی در فضا – زمان می شود. اجرام چگال باعث ایجاد خمیدگی در فضا و زمان می شوند. بنابراین قوانین معمولی هندسه را در این موارد نمیتوان به کار برد. در کنار یک سیاه چاله این خمیدگی فضا به مراتب بیشتر است و همین باعث می شود که سیاه چاله خواص عجیبی داشته باشد. یک سیاه چاله چیزی دارد که به خط افق اتفاق (event horizon) مشهور است. این سطحی کروی شکلی است که مرز سیاه چاله را تعیین می کند. شما می توانید وارد آن شوید اما دیگر نمی توانید برگردید. به محض اینکه وارد افق شوید محکوم به نزدیک شدن به مرکز سیاه چاله بدون هیچ توقفی خواهید بود.

می توان گفت که خط افق جایی است که در آن سرعت گریز برابر سرعت نور است. بیرون از افق سرعت گریز کمتر از سرعت نور خواهد بود. پس اگر شما موشک های خود را به سختی به کار بگیرید می توانید از آن رها شوید. اما اگر داخل افق باشید هر چقدر هم که موشک های شما قوی باشند نمیتوانید از آن بگریزید.

خط افق خواص هندسی عجیبی دارد. برای مشاهده کننده ای که جایی دور از سیاه چاله نشسته، خط افق مانند یک کره ی بسیار زیبا و ساکن و بدون هیچ حرکتی جلوه می کند. اما هنگامی که به آن نزدیکتر می شوید در می یابید که سرعت بسیار زیادی دارد. در حقیقت این افق با سرعتی برابر سرعت نور به بیرون حرکت می کند. این بیان می کند که چرا ورود به افق بسیار آسان است. اما خروج از آن ممکن نیست. در حالی که افق با سرعت نور به خارج حرکت می کند برای خارج شدن از آن باید با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت کرد. اما چون نمیتوان بیش از سرعت نور حرکت کرد پس نمیتوان از آن خارج شد.

هنگامی که شما در افق هستید، فضا- زمان آنقدر منحرف می شود تا جایی که مختصاتی که فاصله ی شعاعی شما را نشان می دهد با زمان تغییر وظیفه می دهد. همان r که نشان می دهد چقدر از مرکز فاصله دارید مثل زمان کار خواهد کرد. یک پیامد آن این است که شما نمی توانید از نزدیک شدن به مرکز جلوگیری کنید. همانطور که در دنیای عادی نمی توانید جلوی آمدن آینده ی خود را بگیرید. (با این تفاوت که در سیاه چاله r کمتر می شود یعنی فاصله ی شما از مرکز کمتر می شود و در دنیای عادی t یا زمان زیاد تر می شود.) در حقیقت شما مجبورید که به مرکز یا r = 0 بروید . شاید سعی کنید که با روشن کردن موشک های خود ای کار را انجام بدهید اما این کار نیز بی فایده است: به هر طرف که بدوید نمی توانید از آمدن آینده ی خود جلوگیری کنید. تلاش برای برگشت بعد از وارد شدن به افق مانند تلاش برای جلوگیری از آمدن پنجشنبه ی بعد خواهد بود.

منبع :http://cosmology.berkeley.edu/Education/BHfaq.html

ستاره دوتایی سیاهچاله ساختمان به همین شکل است

منبع: http://www.echeat.com/essay.php?t=126

سالهاست كه انسان براي تفسير پديده هاي پيرامون خود مصمم شده است. تلاش ما براي تفسير و توضيح پديده ها هنگامي به پايان مي رسد كه با كمبود سوال مواجه شويم. معماهاي آسمان ما پايان ناپذير است؛ بنابراين تلاش ما براي يافتن پاسخ اين معماها نيز بي پايان خواهد بود. ستاره شناسي از همان ابتدا علمي بوده كه به كشفيات بهاي زيادي داده و تنها بعد از بررسي دقيق اين كشفيات، نتايج مستحكمي بيان كرده است. جنبه هايي از آسمان كه زماني به عنوان تفاسير عقلاني و منطقي به شمار مي آمده اند، اكنون چيزي بيش از جسارات خودخواهانه نيستند. تاريخ نشان داده است كه با پيدايش ابزار دقيق تر و بهتر، فهم و درك صحيح تري از آسمان حاصل شده است. اكنون به نظر مي رسد كه با پشت سر گذاشتن مرزهاي علم، جستجوي جديد ما در آسمان بايد پيرامون پديده اي باشد كه به سياه چاله معروف است.

هدف اين مقاله توضيح چگونگي پيدايش مفهوم سياه چاله و همچنين چگونگي شكل گيري سياه چاله ها است. از اهداف ديگر آن، بحث در مورد رديابي احتمالي سياه چاله ها با استفاده از ابزار پيشرفته اي است كه در آينده به دست بشر ساخته خواهد شد. بدست آوردن درك و تصوري از سياه چاله ها به ما اجازه خواهد داد كه تصور بهتري از فضاي چهار بعدي (كه سه بعد آن مربوط به فضا و يك بعد مربوط به زمان است) بدست بياوريم و در حقيقت فهم و درك بيشتري از افسانه ها و واقعيات علمي دريافت كنيم.

بيشتر مردمي كه با نجوم ارتباط ندارند يا به دور از جامعه ي فيزيك هستند مفهوم غلطي از سياه چاله ها در ذهن خود مي پرورانند. قبل از بيان اين موضوع كه چگونه يك سياه چاله ايجاد مي شود، مقدمه ي كوتاهي درباره ي ستارگان ضروري به نظر مي رسد. اين مقدمه اطلاعاتي از فلسفه ي سياه چاله ها به ما مي دهد.

يك ستاره در حقيقت گوي آتشين بزرگي است كه انرژي آن از واكنش هاي هسته اي كه در مركز ستاره انجام مي شوند، تامين مي شود كه اين واكنش ها مقدار هنگفتي فشار و گرما توليد مي كنند. يك ستاره هنگامي متولد مي شود كه دو يا چند ابر بزرگ گازي به سمت هم كشيده شوند كه اين پديده باعث به وجود آمدن هسته و به دنبال آن، بسته به نحوه ي برخورد دو ابر، آزاد كردن انرژي عظيمي خواهد شد. اين ابرها با چنان نيروي عظيمي به هم نزديك مي شوند كه مي تواند باعث آغاز واكنش هاي هسته اي بشود. اين نوع انرژي از واكنش هاي گداخت هسته اي آزاد مي شود كه در آن دو اتم به هم پيوسته و تشكيل اتم جديدي را مي دهند. بر اثر اين فرايند انرژي هنگفتي آزاد مي شود.

اين فعاليت ها تا هنگامي ادامه مي يابند كه سوخت هسته اي ستاره به پايان رسد. در حقيقت جالب ترين پديده ها در طول عمر يك ستاره در اين زمان اتفاق مي افتند. در تمام طول زندگي ستاره، واكنش هاي هسته اي باعث به وجود آوردن فشار زيادي به طرف بيرون مي شده اند و دقيقا نيرويي يكسان و برابر، كه به آن گرانش مي گويند، به طرف مركز ستاره وارد مي شده است. اين برابري نيروها به ستاره اجازه مي داده كه شكل خود را حفظ كند و دچار از هم گسيختگي يا فروپاشي نشود.

سرانجام، هنگامي كه سوخت ستاره به پايان مي رسد، نيروي گرانش آن بر نيروي به سمت خارج غلبه كرده و ستاره به درون خود فرو مي ريزد. اين يك انفجار دروني بزرگ است. بسته به جرم اصلي و پاياني ستاره، ممكن است چندين حادثه رخ دهد.معمولي ترين نتيجه ي يك چنين رمبشي، ستاره اي است كه به آن كوتوله ي سفيد مي گويند.اين ستاره، به هم فشرده شده و طبيعتا بسيار چگال خواهد بود. گفته مي شود كه يك قاشق چاي خوري از مواد سازنده ي كوتوله ي سفيد 2 تا 4 تن وزن دارد. به محض يافتن اولين كوتوله ي سفيد، اين بحث پيش كشيده شد كه يك ستاره تا چه اندازه مي تواند برمبد و سر انجام در سال 1920، دو اخترفيزيك دان به نام هاي Subrahmanyan Chandrasekhar و Sir Arthur Eddington به نتايج متفاوتي رسيدند.توجه Chandrasekhar به رابطه ي جرم ستارگان با شعاع آنها جلب شد و نتيجه گرفت كه حد فوقاني رمبش معمول يك ستاره منجر به پيدايش ستاره اي مي شود كه به ستاره نوتروني معروف است. اين حد 4/1 جرم خورشيدي، آنقدر دقيق بود كه در سال 1983 جايزه ي نوبل فيزيك را براي او به ارمغان آورد. كوتوله ي سفيد چگال است، اما نه به اندازه ي ستارگان نوتروني. معمولا هنگامي كه سوخت هسته اي ستاره تمام مي شود، شروع به پرتاب لايه هاي بيروني خود در انفجاري كه به آن ابر نواختر مي گويند، مي كند. هنگامي كه اين پديده اتفاق مي افتد، ستاره مقدار زيادي از جرم خود را از دست مي دهد. اما آنچه كه باقي مي ماند اگر بيشتر از 4/1 جرم خورشيدي باشد، تبديل به گوي متراكمي از نوترون ها مي شود. اين نوع ستارگان، بسيار چگال تر بوده و يك قاشق چاي خوري از مواد آن ها بر روي زمين، وزني تقريبا برابر 5 ميليون تن خواهد داشت. شكوه و عظمت يك چنين اجرامي غير قابل تصور است. اما حتي ستارگان نوتروني هم در مباحث رمبش ستارگان حد نهايي نيستند. به نظر مي رسد هنگامي كه ستاره به اندازه ي كافي پر جرم باشد، يعني در حدود 3 تا 5/3 برابر جرم خورشيدي، رمبش باعث ايجاد چيزي بسيار چگال تر مي شود. در حقيقت چگالي اين شيء به سمت بي نهايت ميل مي كند. اين شي چيزي است كه ما آن را سياه چاله مي ناميم.

بعد از اينكه يك سياه چاله تشكيل شد، نيروي جاذبه ي آن شروع به كشيدن گرد و غبار اطراف و در حقيقت هر چيز ديگري كه به آن نزديك شود به داخل سياه چاله مي كند. اين كار دائما به قدرت سياه چاله مي افزايد و طبيعتا جرم آن را بيشتر مي كند.

ساده ترين شكل سه بعدي هندسي براي سياه چاله كره است. اين نوع سياه چاله ها، سياه چاله هاي شوارتسشيلد نام دارند. شوارتسشيلد اختر فيزيكدان آلماني است كه بعدا توانست شعاع بحراني هر جرم داده شده اي را براي تبديل شدن آن به سياه چاله محاسبه كند(شعاع شوارتسشيلد). اين گونه محاسبات نشان مي دهد كه در يك نقطه ي مشخص، جرم به سمت نقطه اي با چگالي بي نهايت سقوط مي كند. اين نقطه تكيني(Singularity) نام دارد. در اين نقطه نيروي گرانش بي نهايت زياد است و زمان و مكان به صورت عادي خود عمل نمي كنند. در تكيني، قوانين نيوتون و انيشتين ديگر جايي ندارد و فقط يك جهان مبهم و مرموز گرانش كوانتومي حضور دارد. در مدل شوارتسشيلد، افق پديده(Event Horizon)، يا پوسته ي سياه چاله، مرزي است كه هيچ چيز به محض ورود به آن نمي تواند از نيروي گرانش سياه چاله بگريزد.

بسياري از سياه چاله ها حركت چرخشي ثابتي دارند كه از چرخش ستاره ي اصلي ناشي مي شود. اين حركت مواد مختلف را جذب كرده و آنها را به شكل حلقه اي اطراف سياه چاله در مي آورد. مواد در افق پديده نگه داشته مي شود تا به سمت مركز سياه چاله حركت كنند و در آنجا انباشته شوند و به جرم سياه چاله بيفزايند. اين سياه چاله هاي چرخان به سياه چاله هاي كِر معروفند. Roy P. Kerr ، رياضيدان استراليايي اتفاقا به راه حلي براي معادلات انيشتين براي سياه چاله هاي با حركت چرخشي دست يافت. اين سياه چاله به شكل قبلي بسيار شباهت دارد. اما به هر حال تفاوت هايي در اين مدل هست كه آن را واقعي تر جلوه مي دهد. تكيني در اين مدل، زمان مانند است در حالي كه در مدل ديگر بيشتر، مكان مانند است. با اين تفاوت ناچيز، مواد مي توانند از جايي دورتر از استواي افق پديده وارد سياه چاله شوند و از بين نروند.

علت معروف بودن اين گونه اجرام به سياه چاله ها اين است كه هر پرتوي نوري كه بخواهد از داخل تكيني دور شود به وسيله ي گرانش بي نهايت آن به داخل كشيده مي شود و در نتيجه هيچ نوري از آن ها ساطع نمي شود.پس هر چيزي كه وارد افق پديده شود براي هميشه از نظر ها ناپديد خواهد شد و اين موضوع رديابي سياه چاله ها را براي انسان بدون استفاده از ابزار پيشرفته ي اندازه گيري تشعشعات غير ممكن مي سازد. واژه ي چاله به علت اين است كه اين گونه اجرام همانند چاله ها، مكان هايي هستند كه همه چيز به طرف آن كشيده مي شوند و همچنين جايي هستند كه هسته ي مركزي بر آن حكم فرما است . مركز سياه چاله، مهم ترين قسمت آن است كه تمام جرم سياه چاله در آن متمركزشده است و در هرگونه رديابي، حتي با استفاده از دستگاه هاي پرتو ياب نيز كاملا سياه به نظر مي رسد.

اولين دانشمنداني كه عميقا به تحقيق در مورد سياه چاله ها و رمبش ستاره ها پرداختند، يك استاد دانشگاه به نام Robert Oppenheimer و شاگردش Hartland Snyder بودند كه در اوايل قرن نوزدهم ميلادي زندگي مي كردند. آنان بر اساس تئوري نسبيت خاص انيشتين نتيجه گرفتند كه اگر سرعت نور حد نهايي سرعت باشد، آنگاه هيچ ماده ي ديگري نمي تواند بعد از افتادن در دام سياه چاله از آن بگريزد.

البته اين نكته بايد مورد توجه قرار گيرد كه تمام اين اطلاعات حدس و گماني بيش نيستند. بايد گفت كه در نظريات و ابر رايانه ها، اين اجرام وجود دارند اما همان طور كه دانشمندان قبول دارند، هنوز حتي وجود يك سياه چاله هم به اثبات نرسيده است. پس اين سوال پيش مي آيد كه ما چگونه مي توانيم سياه چاله ها را مشاهده بكنيم؟

براي پاسخ به اين سوال چندين راه وجود دارد. در واقع همان طور كه قبلا گفته شد، ديدن يا رويت كردن سياه چاله ها به صورت مستقيم نمي تواند ما را در شناخت آنها ياري كند. پس براي ما دو راه حل باقي مي ماند. راه حل اول آشكار سازي به وسيله ي اشعه ي X است. در اين روش اندازه گيري، دانشمندان به دنبال مكان هايي مي گردند كه در آنجا تغييرات شديد انرژي احساس مي شود. اين تغييرات انرژي مي توانند ناشي از گازهايي باشد كه به داخل سياه چاله كشيده مي شوند. تغييرات شديد ميدان گرانشي در اطراف سياه چاله مي تواند دماي اين گازها را تا ميليون ها درجه افزايش دهد. اين افزايش دما مي تواند شاهدي براي وجود سياه چاله باشد. راه ديگر شناسايي سياه چاله ها بر اساس تئوري ديگري است. امواج جاذبه هم مي توانند ما را در پيدا كردن سياه چاله ها كمك كنند اما محققان هم اكنون به دنبال روش هايي هستند تا بتوانند آنها را رديابي كنند.

امواج جاذبه به وسيله ي نظريه ي نسبيت عام انيشتين پيش بيني شده اند.آنها آشفتگي هاي انحناي فضا- زمان هستند . Sir Arthur Eddington يكي از حاميان اينشتين بود. اما در مورد امواج جاذبه مشكوك بود و گزارش شده كه گفته است: امواج جاذبه با سرعت بي نهايت حركت مي كنند. اما آنها هر چه هستند براي يك نظريه مهم اند. امواج جاذبه، امواجي هستند كه از مركز سياه چاله ها و اشياء پر جرم ديگر سرچشمه مي گيرند و گفته مي شود كه با سرعت نور حركت مي كنند اما نه در طول فضا- زمان. بلكه به عنوان بخش مهمي از آن به شمار مي روند. اين امواج همانند امواج به وجود آمده بر روي سطح آب، هنگام برخورد سنگي به آن است. هر چه به مركز برخورد نزديك تر مي شويم، امواج قوي تر مي شوند و دورتر از آن شروع به محو شدن مي كنند. با اين تفاوت كه اين امواج بسيار جزئي هستند و آشكار كردنشان تجهيزاتي فراتر از امكانات ما نياز دارد. اين امواج سيگنال هاي خاصي را به همراه دارند كه از نوع اشعه ي X نيستند. در شبيه سازي ها، سياه چاله ها فركانس خاصي را توليد مي كنند كه نوعي ارتعاش است. اين اثر بدون شك ما را در راه يافتن سياه چاله ها كمك مي كند.

اخيرا اكتشافاتي به كمك تلسكوپ فضايي هابل انجام شده است. اين تلسكوپ چيزي پيدا كرده كه به باور بسياري از ستاره شناسان يك سياه چاله است. ستاره اي كه به دور يك فضاي خالي در حال چرخش است. تعداد بسيار زيادي از عكسها از تلسكوپ هابل به زمين فرستاده شد و با كمك رايانه ها، عكس ها از جنبه هاي مختلف بررسي شد و همچنين هر گونه رد يابي كه مي توانست ما را در يافتن سياه چاله در مكان مورد نظر كمك كند به كار گرفته شد.

چون سياه چاله ها در فضايي كه ستارگان اصلي آنها در آنجا رمبش كرده اند شناور مي شوند، مي توانند روي محيط پيرامون خود، كه شايد ستارگان ديگري نيز در آن باشند، تاثير زيادي بگذارند. سياه چاله همچنين مي تواند ستاره اي را ببلعد و آن را كاملا نابود سازد. هنگامي كه ستاره به طرف سياه چاله كشيده مي شود، ابتدا به داخل Ergosphere مي رود. اينجا مكاني است كه مواد دور و اطراف را به داخل افق پديده جاروب مي كند و داراي ويژگي هاي خاصي است كه تمام تحولات در اين مكان صورت مي گيرد. سياه چاله، ستاره را مانند جارو برقي به داخل خود نمي كشد؛ بلكه ابتدا يك حلقه ي گرداب مانندي از مواد ستاره به دور خود تشكيل مي دهد كه تدريجا به داخل آن فرو مي روند. هنگامي كه ستاره نزديك افق پديده مي شود، نوري كه به طور عادي توليد مي كند در Ergosphere به وجود مي آيد، اما به بيرون منتشر نمي شود. درست در اين هنگام است كه مقدار بسيار زيادي تشعشعات منتشر مي شود و با استفاده از ابزار مناسب، مي توان تصويري از فضاي تهي دريافت كرد كه ترجيها آن را سياه چاله مي پنداريم. با استفاده از اين روش ستاره شناسان اكنون معتقد اند كه دجاجه X-1 يك سياه چاله است. اين سياه چاله يك ستاره ي غول پيكر(HDE226868) در اطراف خود نگه داشته و به دور خود مي چرخاند. در نتيجه ما حدس مي زنيم كه اين يك سياه چاله است كه اين ستاره در حال گردش به دور آن است.

افسانه هاي علمي، از سياه چاله ها در بسياري از فيلم ها به عنوان پديده هاي خارق العاده و يا به عنوان اجرام شوم ياد كرده اند. داستان هاي سفر در زمان يا ورود به جهاني كه در طرف ديگر سياه چاله و موازي با جهان ما قرار گرفته است. گذشتن از افق پديده مي تواند شما را به اين سفر خارق العاده بفرستد. بعضي ها فكر مي كنند كه نيروي جاذبه ي سياه چاله به قدري است كه آنها را تا انتهاي جهان يا به جهاني متفاوت خواهد برد. اما نظريه هاي مختلف در مورد اين كه آن طرف سياه چاله چه اتفاقي خواهد افتاد تمام شدني نيستند. هم اكنون تلاش ما بر سر پيدا كردن يكي از آنهاست. پس اين سوال باقي مي ماند كه آيا آنها وجود دارند؟

سياه چاله ها وجود دارند، اما متاسفانه براي جامعه ي علمي، زندگي آنها به فرمول ها و ابر رايانه ها محدود مي شود. اما تلاش بي وقفه ي جامعه ي علمي بر سر ساختن يك وسيله ي بهتر براي رد يابي آنها است. قبلا، تجهيزات فوق حساس نشانه هاي خوبي را به ما داده اند كه دقت آنها نيز هر روز بيشتر مي شود.

منبع: سایت دانشنامه رشد