دانلود مقاله شوارتتز شیلد و سیاهچاله

بعد از یک مقدمه ی بیست و چند صفحه ای به اصل موضوع رسیدیم .

جایی که امروزه یکی از بزرگترین چالش های دانش انسانی به شمار می آید .

حال وقت آن رسیده است که به این سؤال پاسخ دهیم که چرا نسبیت عام را شرح دادیم ؟

در سال 1916 کارل شوارتز شیلد که فیزیکدانی آلمانی بود جواب گروهی از معادلات نسبیت عام را برای نخستین بار به دست آورد و آن ها را سنجید .

جواب این معادلات طبیعت جرمی را شرح می داد که امروزه آن را سیاهچاله یا حفره ی سیاه می نامند .

پس می توان نتیجه گرفت که یک سیاهچاله زاده ی معادلات اینشتین و نسبیت عام او است .

اما ممکن برای شما این سؤال پیش بیاید که یک سیاهچاله اساسا" چیست ؟

همانطور که در فصل اول مشاهده کردیم ستاره های مختلف با جرم های مختلف ممکن است به کوتوله سفید یا ستاره نوترونی مبدل شوند .

اما هنوز ممکن است یک حالت دیگر نیز برای این ستاره ی در حال مرگ رخ دهد ، ولی این حالت چیست ؟

اگر جرم هسته ی باقیمانده پس از انفجار ابرنواختری یا سوپر نوایی یا حتی هایپر نوایی بالغ بر سه برابر خورشید جرم داشته باشد در این صورت فروریزی حاصل از گرانش پیاپی ادامه می یابد به طوری که دیگر ساختارهای بنیادی ماده نیز قادر به مقابله با آنها نیستند .

این ستاره آن قدر در خود فرومی ریزد که تقریبا" حجمش به صفر می رسد .

هر چند که این موضوع یکی از بحران ها در فیزیک جدید است ؛ چگونه امکان دارد یک جرم حجمش به صفر برسد این موضوع در راه حل های شوارتز شیلد و نسبیت عام پذیرفته است .

اما در نظریه ی نوین CPH این موضوع با اسپینی که برای cph ها در نظر گرفته شده توجیه می شود .

در این صورت چگالی آن نقطه در فضا ?

زمان بی نهایت خواهد بود .

البته نظریه دیگری نیز برای به وجود آمدن سیاهچاله وجود دارد ؛ آن نظریه این است که می گوید هر گاه در منطقه ای از فضا ?

زمان ماده ی کافی وجود داشته باشد و به طو ناگهانی متمرکز شود باز هم یک سیاهچاله به وجود می آید ولی تا به حال دانشمندان به طور مستقیم این پدیده را مشاهده نکرده اند .

با این وجود شوارتز شیلد به این موضوع پی برد که اگر یک جرم به اندازه ی کافی شعاعش کوچک شود ، فضا ?

زمان اطرافش به شدت تحریف می شود و حالت کج و کولگی به خود می گیرد در واقع در این زمان بر طبق معادلات نسبیت عام که در آنها جرم و شعاع جسم نقش اصلی را بازی می کنند فضا ?

زمان به شدت خمیده می شود.

در این شرایط بحرانی تمام جرم در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز شده است .

چون در این ناحیه خمیدگی فضا ?

زمان بسیار زیاد است می توانیم گرانش حاصل از آن را بسیار زیاد و حتی بی نهایت فرض کنیم .

با این وضعیت هیچ چیزی قادر به گریز از آن نیست حتی نور با آن سرعت باور نکردنی خود .

در واقع در این زمان سرعت گریز از سیاهچاله از سرعت نور هم بالاتر رفته است .

در این شرایط ما دیگر این جسم را نمی بینیم این جسم از دید ما پنهان می شود چون دیگر نه نوری از آن قادر به گذر کردن است نه اینکه نوری از منعکس می کند .

به این جهت به این جسم سیاهچاله می گویند .

نقطه ای که در آن شعاع صفر و چگالی بی نهایت است تکینگی نام دارد .

اما تکینگی چه می کند ؟

تکینگی جایی است پایان علم است و دانشمندان تفکر در زمینه ی آن را آغاز کرده اند .

در این مکان موجودیت فضا و زمان متوقف می شود و جایگزین آن جرم آشفته و خروشانی می شود که آن را اسفنج کوانتومی می نامند .

دانشمندان حدس می زنند این نقطه جایی باشد که قوانین اینشتین و نسبیت و مکانیک کوانتوم شکسته می شود .

این حوضه ی چیزی است که کوانتوم گرانشی نامیده می شود ، در این مکان از یافته های بسیار پیشرفته ی ریاضی استفاده می شود .

با این وجود دانشمندان احتمال کمی را به این موضوع ارئه می دهند که سیاهچاله دارای سطح مشخصی باشد .

ولی اگر دارای سطح مشخص باشد آن سطح کروی خواهد بود و مانند هر سطح کروی دیگر دارای قطب خواهد بود .

این قطب ها ممکن است در طی فرایند ایجاد سیاهچاله پس از ابرنواختر حفره دار شوند و این حفره ها کانونی برای جذب مواد و تباهی آنها شوند .

دلیل آن هم این است که بر طبق معادلات میدانی نسبیت عام این میدان های گرانشی قوی به همراه اسپین مداوم اکثرا" در قطب ها متمرکز می شوند .

در ادامه ی مطلب در رابطه با حرکت ماده در اطراف سیاهچاله و اسپین این اجرام سخن به میان خواهد آمد .

تصویر هجده اگر تاکنون در مورد سیاهچاله مطالعه ای هرچند اندک نیز داشته اید با نام افق رویداد نیز برخورد کرده اید .

اما افق رویداد یک سیاهچاله چیست و چه می کند ؟

افق رویدادی منطقه ای از فضا ?

زمان است که در آنجا تمام مرزهای آسمان به شدت تحت تأثیر سیاهچاله است .

درست همین منطقه است که اگر جسمی وارد شود به تباهی محکوم است و سرانجام بروی تکینگی سقوط می کند و به جرم آن می افزاید و در نتیجه تحت تأثیر این جرم گرانش افزایش می یابد .

با توجه به این مطالب می توان گفت چون شناختی از آن سوی افق رویداد نداریم پس امکان سفر به بیرون جهان در زمان حال امکان پذیر نیست و شاید هرگز هم امکان پذیر نباشد اما تقسیم بندی مناطق خارجی سیاهچاله به همین جا محدود نمی شود بلکه برای سیاهچاله تقسیم بندی های دیگری نیز قائل می شوند .

محدوده ای که شعاعش حدود 5/1 برابر افق رویداد است و پس از آن قرار می گیرد که فوتون اسفر نامیده می شود .

در فوتون اسفر فضا ?

زمان مثل افق رویداد تحریف نشده است اما در آنجا باز هم آثاری از گرانش سیاهچاله احساس می شود اما به حدی نیست که بتواند نور را به دام بیندازد .

به این لایه ارگوسفر نیز گفته می شود در بالا گفتیم که نور قادر به گریز از آن هست ولی در وافعیت این گونه نیست .

در واقع سخت ما نتیجه معادلات برروی کاغذ است ولی در حقیقت تا کنون چنین چیزی بعینه مشاهده نشده است در واقع این منطقه شکارگاه اصلی فوتون ها است مرز این لایه و فضا ?

زمانی که تحت تأثیر سیاهچاله نیست حد ایستایی نامیده می شود .

همچنین در درون افق رویداد نیز لایه به نام افق درونی در نظر می گیرند که گرانش در این منطقه باور ناکردنی است .

اما حلقه ی تکینگی یا عریانی تکینگی چیست ؟

دانشمندان بر این عقیده اند که اگر سیاهچاله ای دارای اسپین باشد نباید سرعت آن بیشتر از سرعت انقباض آن نباشد .

وقتی که جسمی که از افق رویداد عبور می کند برای همیشه از دید ما پنهان می شود ولی اگر افق رویداد نباشد حلقه ی تکینگی دیگر معنایی نمی یابد یعنی تکینگی به تنهایی وجود ندارد یعنی همان نقطه ی عامل اصلی ایجاد چنین گرانشی است .

تصویر نوزده در تصویر بالا از بالا به پائین مناطق عبارتند از : 1- حد ایستایی یا ثابت 2- فوتون اسفر 3- افق رویداد 4- افق درونی 5- حلقه تکینگی حال بیاییم سیاهچاله را از منظر شوارتز شیلد بررسی کنیم .

راه حل های شوارتز شیلد براساس متریک شوارتز شیلدی طراحی شده اند البته ریشه و اصل آنها معادلات میدانی نسبیت عام آلبرت اینشتین است .

ولی شوارتز جزو نخستین کسانی بود که یکی از دقیق ترین حل ها را برای معادلات میدانی ارائه کرد .

او وقت زیادی نداشت تا این کار را انجام دهد پس از ارائه نسبیت عام در سال 1915 او چند ماه بعد محاسبات خود را ارائه کرد هر چند که پس از ارائه این معادلات عمر چندانی نکرد و جان خود را از دست .

اما ممکن است برای شما این سؤال پیش بیاید که اصولا" متریک شوارتزشیلدی چیست و چه می گوید ؟

متریک شوارتز شیلدی اصولا" یک سری از معادلات برای حل معادلات میدان خلاء نسبیت عام بود و این ها قادر بودند تنها محیط بیرونی یک جسم گرانشی را مورد بررسی و توصیف قرار دهند .

بر طبق معادلات متریک شعاعی را برای سیاهچاله تعیین می کنند که شعاع شوارتز شیلد نامیده می شود .

بر طبق متریک شوارتز شیلد هرگاه یک جسم شعاعش از شعاع شوارتز شیلد خودش کمتر شود به یک سیاهچاله تبدیل شده است برای مثال شعاع خورشید تقریبا" 700000 کیلومتر است در حالی که شعاع شوارتز شیلد آن فقط 2950 متر است حال اگر شعاع خورشید کمتر از 2 کیلومتر شود آنگاه خورشید یک سیاهچاله است .

راه حل های شوارتز تکینگی را با شعاع صفر r= 0 نشان می دهد که در این صورت فضا ?

زمان نقطه ای به نام سیاهچاله را بر روی بافت خود احساس می کند .

مسلما" این تصویری غلط است که r = rsch اگر این سخن ما درست باشد به صراحت اعلام کرده ایم که تکینگی عریان است و برای آن افق رویداد وجود ندارد .

در این صورت ما می گوئیم وقتی شعاع صفر است شعاع شوارتز شیلد نیز صفر است .

این حرف با عقل سلیم مغایرت دارد .

بلکه در متریک شوارتز شیلد می خوانیم که شعاع افق رویداد سه برار جرم سیاهچاله در واحد جرم خورشیدی است .

مثلا" اگر سیاهچاله ای 3000000 برابر خورشید جرم داشته باشد آنگاه شعاع افق رویدادش 9000000 کیلومتر خواهد بود .

البته این سیاهچاله یک ابر سیاهچاله است که در ادامه در تقسیم بندی سیاهچاله ها از این اجرام سخن خواهیم گفت تصویر بیست اما تعریف افق رویداد در متریک شوارتز شیلد چیست ؟

در متریک شوارتز شیلد افق رویداد منطقه ای در اطراف سیاهچاله های شوارتز شیلد است که خود جزئی از شعاع شوارتز شیلد است و نور نمی تواند از آن بگریزد .

اما خواص سیاهچاله های شوارتز شیلد به این صورت است که این سیاهچاله بار ندارد و اسپین و چرخش هم ندارند .

دو سیاهچاله ی شوارتز تنها در یک صورت قابل تشخیص از یکدیگر هستند و آن هم جرمشان است .

با این وجود خواص دیگری از سیاهچاله را با توجه به راه حل های کارل شوارتز شیلد شرح خواهیم داد .

اما باید بدانیم که سیاهچاله ها را تنها با راه حل های شوارتز شیلد توصیف نمی کنند .

در سال 1963 زمانی که روی پی کر استرالیایی بروی مسائلی که تا آن زمان برای سیاهچاله کشف نشده بودند کار می کرد به طور غیرمنتظره به پاسخی رسید که یک سیاهچاله را با تکانه ی زاویه ای یا همان اسپین شرح می داد .

همانطور که در سیاهچاله های شوارتزشیلد گفته شد آنها دارای چرخش نیستند ولی سیاهچاله های کر چرخش نیز دارند .

در این سیاهچاله ها ارگوسفر یک شکل غیر عادی دارد و این خاصیت در افق رویداد و قطب ها نیز حس می شود و معادل شعاع سیاهچاله های شوارتز شیلد وابسته به جرم آن کشش دارد تصویر بیست و یک سمت راست بالا : افق رویداد سمت راست پائین : حلقه تکینگی سمت چپ بالا : حد ثابت سمت چپ پائین : ارگوسفر هر چند سیاهچاله ها چهره ی خارجی خوبی به نمایش نمی گذارند اما در افق رویداد تقریبا" تعبیر عدم چرخش متفاوت است .

تکینگی فرمی از حلقه را به خود می گیرد دانشمندان به این امر پی برده اند که تکینگی زمان مانند است اما در سیاهچاله های شوارتز شیلد دقیقا" عکس این موضوع است یعنی حلقه ی تکینگی فضا مانند است .

این بدان معنا است که اشیائی که داخل افق رویداد روی سطح صاف استوا در تکینگی نابود می شوند .

قسمتی از راه حل های کر این امر را به نمایش می گذارد که منطقه ی مرز با حلقه ی تکینگی جایی است که دانشمندان اغلب برای نمایش آن از نمودار فضا زمان برای جهان گرافیکی عجیب نسبیت عام از آن استفاده می کنند .

در این منطقه فضا ?

زمان منفی یا معکوس است و به عقیده تعداد زیادی از دانشمندان در این مکان گرانش رانشی حکمفرما است ، یعنی به جای اینکه جسمی در سطح صفحه ی پلاستیکی موجب فرورفتگی شود باعث بالازدگی می شود .

دیگر تئوری ها ادعا می کنند که در این منطقه اجسام شعاع منفی دارند .

متأسفانه هیچ یک از تئوری های فیزیک قادر به جستجوی چنین مفهومی نیست .

در تصویر بالا به وضوح مفهوم فاض زمان منفی مشخص شده است اما شاید برای شما این موضوع جالب باشد که چه کسی این نام را یعنی سیاهچاله برای حالت رمبیده ای از ستاره وضع کرد ؟

اما شاید برای شما این موضوع جالب باشد که چه کسی این نام را یعنی سیاهچاله برای حالت رمبیده ای از ستاره وضع کرد ؟

پاسخ این است که جان ویلر در سال 1969 این نام را بر این گونه ستاره ها نهاد .

اما در آن زمان بعضی از مردم جهان با این نام کنار نمی آمدند زیراین اسم را با بعضی از مسائل جنسی یکسان می دانستند و معتقد بودند که باید نام دیگری برای سیاهچاله ها وضع شود .

البته شاید بتوان داستان سیاهچاله ها را همانند داستان مرغ و تخم مرغ در نظر گرفت .

زیرا گروهی از دانشمندان بر این عقیده اند که جهان از انفجار یک سیاهچاله ی مطلق به وجود آمده است .

یکی از نظریه هایی که از این فرضیه پشتیبانی می کند نظریه ی CPH است که بیان می کند جهان از یک سیاهچاله ی مطلق به وجود آمده است که در آن فقط cph ها اسپین داشته اند و دلیل انفجار آن هم همین اسپین cph ها بوده است .

از سوی دیگر گروهی دیگر از دانشمندان بر این عقیده اند که ابتدا جهان به وجود آمده است و سپس سیاهچاله ها به دلایل مختلف پای به عرصه ی وجود گذاشته اند .

در این بخش لازم می دانیم تا مختصری در رابطه با تقسیم بندی سیاهچاله ها سخن گوئیم .

گفتنی است که این تقسیم بندی ها بر اساس جرم این ها است .

تا مدتی قبل سیاهچاله را به دو دسته تقسیم می کردند 1- سیاهچاله با جرم ستاره ای 2- ابر سیاهچاله ها یا سیاهچاله های فوق سنگین .

اما مدتی قبل مشخص شد که باید دسته ای دیگر به این اجرام افزوده شود و آن هم سیاهچاله با جرم متوسط است .

حال هر یک را شرح می دهیم : 1- سیاهچاله با جرم ستاره ای : دانشمندان بر این عقیده اند که این سیاهچاله ها عمدتا" از فروریزی حاصل از گرانش یک ستاره به وجود می آید و تنها می تواند چندین برابر خورشید جرم داشته باشد .

برای مثال تا کنون سنگین ترین ستاره ی کشف شده 150 برابر خورشید جرم داشته است .

این ستاره ها عمر چندانی ندارند و پس از 300 تا 500 میلیون سال سوخت خود را به پایان می رسانند و سرانجام مبدل به یک سیاهچاله می شوند .

2- سیاهچاله با جرم متوسط : هنوز به درستی منشأ این گونه سیاهچاله ها مشخص نشده است .

این ها ممکن است سیاهچاله های جوانی باشند که از یک انفجار ابرنواختری پدید آمده اند و با بلعیدن مقدار زیادی ماده به این جرم رسیده اند و حالا در این حالت به نظر می رسند .

این سیاهچاله ها حداقل 500 برابر خورشید جرم دارند و گونه هایی از آنها با جرم 20000 برابر خورشید نیز کشف شده است .

با توجه به این موضوع که این سیاهچاله تازه مشاهده و کشف شده اند تحقیقات در زمینه ی آنها ادامه دارد.

3- ابرسیاهچاله ها : این نوع از سیاهچاله ها جرم فوق العاده زیادی دارند .

این کهکشان ها در حالت عادی به وجود نمی آیند و اکثرا" در مرکز کهکشان ها به صورت کوازار که حالتی از این نوع سیاهچاله ها هستند مشاهده می شوند .

این سیاهچاله ممکن است چند میلیون یا چند میلیارد برابر خورشید جرم داشته باشند .

این سیاهچاله ها با بلعیدن مقداری زیادی از گاز میان ستاره ای در مرکز کهکشان ها جرم کسب می کنند .

فرضیه ای دیگر نیز می گوید که این نوع از سیاهچاله ها ممکن از ترکیب چند هسته ی کهکشان در برخورد کهکشانی به وجود آید .

نظریه ی مهم و جدیدی که اخیرا" در این زمینه کشف شده است این است که می گوید تنها چهارصد سال پس از بیگ بنگ جهان پر از سیاهچاله های کوچک بوده است که این سیاهچاله ها بعدها با پیوستن به یکدیگر ابرسیاهچاله ها را در جهان به وجود آورده اند .

این سیاهچاله ها بعد ها با جذب ماده دما جهان را افزایش داده اند و شاید بتوان از این نظریه ها استدلال کرد که همین ابر سیاهچاله ها بعد ها با جمع ماده به گرداگرد خود کهکشان های عالم را به وجود آورده اند .

در این صورت این ها می توانند به وجود آیند این نوع از سیاهچاله ها بسیار فضا ?

زمان کج و کوله می کنند و افق رویدادی فوق العاده قوی دارند .

این سیاههچاله های یک حسن بسیار بزرگ برای مرکز انواع کهکشان ها دارند و آن حسن نیز این است که آنها این توانایی را دارند تا در کهکشان ها باعث ایجاد نظم شوند ممکن است این سؤال پیش بیاید که همواره با افزوده شدن جرم به سیاهچاله فشرده می شود و دیگر چیزی از آنها باقی نمی ماند .

اما حل معادلات مربوط به سیاهچاله یر انجام به نقطه ی می رسیم که دیفرانسیل را مورد محاسبه قرار دهیم پاسخ گویی نقطه ای را به ما نتیجه خواهد داد که در آن زمان متوقف شده است .

تعبیر این محاسبه این است که سیاهچاله تا حدی فشرده می شود و تا پایان جهان فشرده نخواهد شد .

اما یک سیاهچاله از خود ظاهری نشان نمی دهد پس چگونه ممکن است چنین چیزی به عینه مشاهده شود .

جالب است که بدانیم خود آلبرت اینشتین هم به واقع باور نداشت که یک سیاهچاله وجود دارد هر چند که نتیجه ی معادلات خودش بود.

اما امروزه دانشمندان با تکینیک های خاصی آنها را شناسایی کرده اند .

اگر بخواهیم این تکنیک را به طور کلی طبقه بندی کنیم به صورت زیر خواهد بود هرگاه دانشمندان به وسیله ی تلسکوپ های مختلف که در خطوط طیفی متفاوت به فعالیت می پردازند پرتوهایی پر انرژی در محدوده ایکس یا گاما دریافت کنند چند نتیجه می گیرند .

نخست اینکه ممکن است که یک ستاره ی بزرگ در اثر یک انفجار سوپر نوایی یا هایپر نوایی منفجر شده باشد و یک سیاهچاله در حال شکل یری باشد که در این صورت این سیاهچاله نوزاد و جوان خواهد بود .

نتیجه ی دیگر این است که ممکن است این پرتوها از گازهای در حال گردش به دور سیاهچاله ساتع شده باشند .

همانطور که می دانیم وقتی که گازهای میان ستاره ای به محدوده ی افق رویداد وارد می شوند در دیسکی به نام دیسک پیوسته معروف است به حرکت در می آیند گرانش بی حد و حصر سیاهچاله چنان شتابی در گردش به گازها می دهد وقتی سرعت شان 10 % سرعت نور می شود در این صورت گازها یونیزه می شوند و از خود پرتوهای مختلفی در خطوط طیفی متفاوت ساتع می کنند .

گفتنی است که این گاز در حالت پلاسمایی است .

حال این پرتوها ممکن است دربسیار پر انرژی باشند یا اینکه کم انرژی باشند .

برای مثال ممکن است شما از یک ابرسیاهچاله انتظار داشته باشید تا پرتوهای قوی از خود ساتع کند اما گاهی اوقات اینگونه نیست و این ها ساکت و کم فعالیت به نظر می رسند ؛ ولی چرا ؟

حالا سیاهچاله های کر را به یاد آورد این سیاهچاله ها تکانه زاویه ای دارند ؛ اسپین آنها اکثرا" در محور اصلی دوران است حال اگر این سیاهچاله اسپین های نا منظم دیگری نیز داشته باشد در این صورت اثر اصلی اسپین که در معمولا" در قطب های سیاهچاله ظاهر می شود کم رنگ می شود در نتیجه آن چیزی که ما از آنها انتظار داریم بروز نمی دهند دلیل دیگر می تواند ازدیاد اجرام گرانشی در اطراف باشد .

حال خلاف این حالت را در نظر بگیرید سیاهچاله ای با جرم ستاره ای را که اسپین منظم و سریع دارد و در اطرافش اجرام گرانشی کم است تصور کنید در این حالت ممکن است چنان امواجی از خود بیرون دهد که باور کردنی نباشد تا چندی پیش دانشمندان تصور می کردند که سیاهچاله ها تنها با اشعه ی ایکس مشخص می شوند ولی پس از آنکه از آن در طیف مرئی مشاهده شد دانشمندان از نتایج خود شک کردند .

در نتیجه از تلسکوپ های مادون قرمز برای نمایاندن هر دو طیف استفاده کردند اما یک ابر سیاهچاله برای حفظ وضعیت خود باید باید در یک حالت تعادل انرژی قرار گیرد برای این کار در هنگام بلعیدن مقدار زیادی گاز از خود باریکه ای از پرتوهای پر انرژی که معمولا" در محدوده ی ایکس یا گاما هستند از خود بیرون می دهد که به این فوران ها جت گفته می شود این گونه از سیاهچاله های بسیار پرجرم را بلازار می گویند .

البته اخیرا" بر اساس تئوری یک پروفسور ایرانی که بروی رفتار نور در اطراف سیاهچاله کار می گیرده است مشخص شده است که سیاهچاله ها می توانند عامل ایجاد پرتوهای کیهانی شوند .

اما چگونه ؟

وقتی که یک ذره پرسرعت در امتداد محور اسپین سیاهچاله حرکت می کند از شتابش کاسته می شود ولی از عمود بر محور چرخش حرکت کند شتابی باور نکردنی می گیرد و ممکن از به بیرون از افق پرت شود و این دسته از ذره به صورت پرتوهای کیهانی به ما برسند در این صورت است که پرتوها ممکن است از سیاهچاله ساتع شود .

البته این دانشمند گفته است که اگر این حرکت در 55 درجه ی محور چرخش روی دهد در این صورت شتاب منفی پیدا خواهد کرد ولی در شرایط دیگر شتاب مثبتی کسب خواهد کرد .

این پیش بینی ها با توجه به نظریه ی نسبیت انجام شده و توانسته مقداری از مشاهدات را در مورد سیاهچاله که تا پیش از این ناشناخته بود شرح دهد ولی درستی آن هنوز به طور کامل مورد تأئید قرار نگرفته است .

همچنین مشاهده ی QPO ها نیز می تواند دلیلی بر وجود سیاهچاله باشد .

QPO نقاط داغ و تابانی هستند که در مدار سیاهچاله ها یافت می شوند و اکثرا" متعلق به همسایه ها هستند .

این ها معمولا" در مدار ثابت میانی سیاهچاله به وجود می آید .

فرکانسی که QPO از خود موج پراکنده می کند وابسته به جرم و سرعت سیاهچاله است .

QPO ها از جهتی نیز نگرشی بر وجود اسپین در سیاهچاله ها هستند .

تصویر بیست و سه تصویر بالا به وضوح نمای یک جت راکه از یک سیاهچاله ساتع می شود ، نشان می دهد دانشمندان تحت این شرایط قادر خواهند بود تا آثار سیاهچاله را مشاهده کنند .

2- از جمله راهی که برای شناخت یک سیاهچاله وجود دارد این است که وقتی ما مشاهده کردیم که یک جرم آسمانی در دام یک میدان گرانشی اسیر شده است و به دور یکی جسم نامرئی در حال چرخش است این جسم می تواند یک سیاهچاله باشد برای مثال مدارهای ستاره ی نوترونی و سیاهچاله ها که دو جسم چگال هستند و با گردش در آسمان امواج گرانشی را تولید می کنند .

اگر ما چنین پدیده ای را مشاهده کردیم می توانیم امیدوار باشیم که در حال بررسی مدار یک سیاهچاله هستیم .

3- از جمله تکنینک هایی که امروزه استفاده می شود روشی به نام لنزهای گرانشی است .

در فصل دوم بخش نسبیت عام در رابطه با حلقه های اینشتین سخن به میان آمد .

وقتی که یک جسم گرانشی مثل یک سیاهچاله در میان زمین و یک منبع نور مانند ستاره قرار گیرد در این هنگام نور ستاره که به طرف زمین در حرکت است بر اثر گرانش سیاهچاله خمیده می شود و همچون یک لنز بسیار بزرگ عمل می کند که تصویر را بر روی زمین که نقش کانون را ایفا می کند می اندازد .

در این شرایط ستاره روشن تر به نظر می رسد .

این نور خمیده شده حالت حلقه ای را گرداگرد جسم گرانشی به وجود می آورد که جسم گرانشی را همچون سیاهچاله مشخص می سازد .

این هم یکی از نتایج نسبیت عام است تصویر بیست و چهار حالت چهارم تقریبا" به حالت اول شباهت دارد با این تفاوت که دیگر در این حالت گردشی وجود ندارد .

یعنی اگر دانشمندان جرم بزرگی را در روی فضا ?

زمان بیابند که نامرئی است احتمالا" یک سیاهچاله را یافته اند .

از این روش معمولا" سیاهچاله ها کمی یافت می شوند ولی کاربرد آنها در یافتن ناگهانی سیاهچاله است .

حال که راه های یافتن سیاهچاله ها را شناختیم بد نیست نگاهی به رفتار نور در اطراف یک سیاهچاله بیندازیم و ببینیم که سیاهچاله چگونه پرسرعت ترین شکل ممکن از ذره را در جهان به دام می اندازد .

هنگامی که نور به فوتون اسفر یا ارگوسفر و یا افق رویداد سیاهچاله وارد می شود از لحاظ فرکانس و انرژی تفاوت های زیادی پیدا می کند و سرانجام با صفر شدن فرکانس ثانیویه اش به سیاهچاله جرم می دهد و خود نیز از بین می رود زیرا تمام انرژی آن به سیاهچاله داده شده است .

اما نور چگونه وارد یک سیاهچاله می شود؟

همانطور که در بخش نسبیت عام گفته شد هنگامی که نور به یک میدان گرانشی نزدیگ می شود یا اینکه به آن وارد می شود در این صورت به طرف آبی جا به جا می شود یعنی در طول موجش تغییر ایجاد می شود و به سمت طول موج آبی میل می کند .

چنین شرایطی برای یک سیاهچاله هم صادق است .

این تغییر طول موج مرحله به مرحله صورت می گیرد یعنی ابتدا نارنجی بعد زرد و به همین ترتیب .

اگر این سیاهچاله دارای اسپین باشد این اسپین هم بر روی رفتار نور اثر می گذارد زیرا سیاهچاله با چرخش خود در فضا ?

زمان اغتشاش ایجاد می کند و در نتیجه این اغتشاش و پیچیدگی فضا ?

زمان مسیر و حرکت نور را دچار یک سری تغییرات می کند .

این چرخش مسلما" موجب عدم تقارن در حرکت فوتون ها تغییر طول موج یافته خواهد داشت .

این حرکت ها معمولا" با رایانه شبیه سازی می شوند و ما بعینه نمی توانیم آنها را مشاهده کنیم .

حال اگر محور چرخش سیاهچاله به سمت راست باشد نور نیز به سمت راست کشیده می شود این امر برای جهات دیگر نیز صادق است البته اگر حرکت خود نور با حرکت سیاهچاله تقارت نداشته باشد .

در همین زمان است که نور کم کم از دیدگان ما ناپدید می شوند و روشنایی خود را از دست می دهد .

در همین حین به تدریج سرعت تکانه ی زاویه ای در سیاهچاله رو به افزایش می گذارد به طوری که نسبت به مرحله ی قبل سرعتش تقریبا" پنج برابر می شود .

در مرحله ی آخر نور درست بر خلاف اسپین سیاهچاله وارد این جسم گرانشی فوق العاده می شود مثلا" اگر اسپین به سمت راست باشد نور به سمت چی کشیده می شود و اگر بر عکس باشد یعنی به سمت چپ باشد نور به سمت راست می گراید و وارد سیاهچاله می گردد .

تا آستانه ی این که فوتون با انرژی هر چقدر کم به تکینگی برسند آنها جا به جایی به سمت آبی خود را حفظ می کنند در آن میدان گرانشی بر طول موج اشعه ی ماوراء بنفش می رسند و سپس تباه می شوند .

تصویر بیست و پنج در تصویر بالا وارد شدن نور به سیاهچاله کاملا" نمایان می شود در این بخش از مقاله قصد داریم تا در رابطه موضوعاتی در رابطه با سیاهچاله سخن گوئیم 1- سفر در زمان : از زمان های و شاید از زمانی که انسان مفهوم زمان را درک کرده است یکی از جالب ترین موضوع ها برایش موضوع سفر در زمان بوده است بی شک تاکنون در سینما یا تلویزیون در این رابطه فیلم هایی دیده اید که در آنها از ماشینی اغراق آمیز با سرعت باور ناکردنی برای سفر در زمان استفاده می شود و اگر فیلمی ندیده اید لااقل کتابی در این رابطه خوانده اید .

اما آیا این حرف سندیت علمی دارد ؟

آنچه که ما امروز از علم در یافته ایم سه راه برای این کار است که ناممکن به نظر می رسند ولی در علم امروزی شناخته شده اند .

یکی از این سه راه با وجود یک سیاهچاله تحقق پیدا می کند .

ما با صرفنظر از دو راه دیگر این راه را که مربوط به بحث این مطلب است شرح می دهیم بر طبق نظریه های رایج به وسیله ی یک سیاهچاله ی کر می توان در زمان سفر کرد و به جهان های دیگر رفت اما چگونه ؟

?

از تمام خواص عجیب و غریب سیاهچاله ها هیچ یک عجیب تر از حل معادلات اینشتین نیست ؛ این معادلات به ما می گویند که این چاله ها در فضا ?

زمان می توانند همچون پلی به دیگر جهان ها عمل کنند .

این گفته می تواند سوژه ی خوبی برای داستان های علمی تخیلی باشد .

قضیه ی جهان های موازی به صورتی است که می گوید جهان های کاملا" مجزایی از جهان ما وجود دارد .

.

در میان بسیاری از تفکرها همچون طبیعت این جهان ها ، این عقیده وجود دارد که اگر ما در این جهان ها ساکن شویم آنگاه زندگی مان اندکی تفاوت خواهد کرد .

هر چند امکان دارد نسخه های موازی برای جهان وجود داشته باشند و یا نباشند .

این نظریه غیر عاقلانه به نظر نمی آید زمانی که با معادلات ناشناس مکانیک کوانتوم ارتباط برقرار می کند .

هر چند که هستی این جهان ها در زمان حال صرفا" تعبیری تئوریکال است .

آینده در نمودار فضا ?

زمان در نوک نمودار قرار گرفته است .

تمام حرکت ها در فضا باید سیری در 45 درجه ی خط زمان که عمودی است داشته باشد .

مسیرهایی که کجی آنها بزرگتر از 45 درجه است فضا مانند هستند که سریعتر از مسافرت نور است همانطور در منطقه ی زیر خط 45 درجه سایه ای خاکستری و نشانی ممنوع پرتو افکنده است .

پروفسور راجر پن رُز از دانشگاه آکسفرد نوع پیشرفته ای از نمودار فضا ?

زمان را ترسیم کرده است که برای یافتن راه حل های معادلات سیاهچاله ها بسیار مفید است .

این نمودار به سرعت اتصال سیاهچاله ها را با جهان های موازی نشان می دهد .

تصویر شش نمودار پن روز برای سیاهچاله های شوارتز شیلد است .

در نگاه اول از نمودار شکل پنج به نظر پیچیده تر می آید .

اما واقعا" این طور نیست .

فقط در آن تمام راه های میان فضا باید کجی شان کمتر از 45 درجه از محور قائم باشد .

تکینگی سیاهچاله بر دندانه های کوسه شکل دلالت می کند که در زاویه 90 درجه واقع می شود پس فضا مانند است .

افق رویداد یک راه طبیعی است که با خمیدگی های تیز به نمایش در آمده است .

در این نمودار راه سفر به سیاهچاله با خط خمیده به نمایش در آمده است که از میان افق رویداد گذشته است دو چیز غیر طبیعی در این نمودار خودنمایی می کند ؛ اول آنکه یک تکینگی اضافی در گذشته وجود دارد ( در قسمت زیرین نمودار ) و دیگر آنکه جهانی اضافی در سمت چپ آن به چشم می خورد