سیاهچاله چیست و چگونه تشکیل می شود؟

از جمله رازآلودترین پدیده های خلقت که با چشم دیده نمی شوند، سیاهچاله ها هستند که در ادامه نحوه تشکیل و چیستی آنها را بررسی خواهیم کرد.

احتمالا درباره وجود سیاهچاله‌ها در کیهان شنیده‌اید و حتی ممکن است راجع به این پدیده در دبیرستان مطالعه کرده باشید. به گفته ناسا، دانشمندان حدس می‌زنند که سیاهچاله‌ها می‌توانند به اندازه یک اتم ناچیز یا یک اتم کلان جرم به اندازه ترکیب یک میلیون خورشید باشند.

هنرمندان بسیاری از تصورات خود استفاده کرده‌اند تا بتوانند این اجسام رازآلود را ترسیم کنند و ممکن است که از فهم آن شگفت زده شوید. علیرغم اندازه بزرگ برخی از آنها، با چشم غیرمسلح یا حتی با تلسکوپ‌های قدرتمند هم دیده نمی‌شوند. سوال اینجاست که چگونه چنین توده‌ای عظیم از نظر ما پنهان است و دیده نمی‌شود؟ برای فهم این موضوع باید بیاموزیم که اصولا سیاهچاله چیست و چگونه تشکیل می‌شود؟

سیاهچاله چیست؟

در دایره المعارف بریتانیکا آمده است که سیاهچاله جرمی با گرانش زیاد و به قدری قدرتمند است که هیچ چیز -حتی نور- نمی‌تواند از آن بگریزد. برای شکل‌گیری سیاهچاله، نیاز است تا یک ستاره حجیم دچار فروپاشی درونی شود. وقتی ستاره‌ها دچار پیری می‌شوند، جرم آنها زیاد می‌شود.

به محض فروپاشی، ستاره منفجر شده تبدیل به یک ابرنواختر (سوپرنوآ) می‌شود و دورترین لایه‌های آن به سمت فضا پرتاب خواهند شد. بقایای ستاره متلاشی شده درون خود جمع می‌شود و ستاره را تبدیل به یک جسم متراکم با چگالی بی نهایت می‌کند. این توده همان چیزی است که به نام سیاهچاله شناخته می‌شود.

یک سیاهچاله متشکل از دو بخش افق رویداد و تکینگی است. افق رویداد سیاهچاله محیط خارجی آن است که نقطه بدون بازگشت نام دارد. گذرگاه افق رویداد به این معناست که شما برای رفتن به درون سیاهچاله نیاز به سرعت گریزی بیشتر از سرعت نور دارید.

تا جایی که ما می‌دانیم، چیزی بیشتر از نور سرعت ندارد. بنابراین هیچ چیز تاکنون نتوانسته از سیاهچاله عبور کند. افق رویداد در اطراف سیاهچاله شعاعی تشکیل می‌دهد که شعاع شوارتزشیلد نامگذاری شده است. وجه تسمیه این شعاع از روی فضانورد شهیر آلمانی، کارل شوارتزشیلد صورت پذیرفته است. این شعاع با تعیین جرم جسمی که برای ایجاد سیاهچاله دچار فروپاشی شده است، محاسبه می‌شود.

تکینگی نیز مرکز سیاهچاله است. از آنجایی که نور نمی‌تواند از سیاهچاله عبور کند، به این معنی است که سیاهچاله به لحاظ فنی با چشم دیده نمی‌شود. اما اگر دیده نمی‌شوند، ما چطور می‌دانیم که آنها وجود دارند؟

دانشمندان به جای دیدن سیاهچاله‌ها، آنها را کشف می‌کنند. این اکتشاف از چندین راه امکان پذیر است. با مشاهده چگونگی واکنش ستاره‌ها، دانشمندان می‌توانند تعیین کنند که آیا آنها به دور یک سیاهچاله می چرخند یا نه؟ نیروی فوق العاده زیاد گرانشی سیاهچاله‌ها اجسام نزدیک را می‌بلعد و این تصور را در ناظران ایجاد می‌کند که با سیاهچاله سر و کار دارند.

وبسایت cool cosmos توضیح می‌دهد که نیروی گرانش سیاهچاله‌ها، گازهای اطراف را به سمت خود می‌کشد و حلقه‌ای گازی در اطراف خود می‌سازد که با سرعت به دور آن می‌چرخند. وقتی که این حلقه‌ها با سرعت معینی به چرخش در می‌آیند، مولکول‌های گازی داغ خواهند شد و اشعه ایکس ساطع می‌کنند. اشعه ایکس ساطع شده توسط دانشمندانی که از زمین آسمان شب را رصد می‌کنند، قابل مشاهده است.

ناگفته نماند که فقط ستارگانی تبدیل به سیاهچاله می‌شوند که جرم زیادی داشته باشند. ستارگانی که کوچک و حتی متوسط اند، توانایی لازم برای فروپاشی و تبدیل شدن به سیاهچاله را ندارند. ستاره‌هایی که فاقد جرم مورد نیاز هستند، نهایتا می‌میرند و یا تبدیل به کوتوله یا ستاره‌های نوترونی خواهند شد.

سوال نگران کننده این است که آیا خورشید ما متلاشی خواهد شد و تمام حیات روی کره زمین را به درون سیاهچاله‌ای که شکل گرفته می‌کشد؟ پاسخ خیر است. خورشید ما جزو ستاره‌هایی با اندازه متوسط است و عملا جرم مورد نیاز برای تبدیل شدن به سیاهچاله را ندارد.

گفتنی است که حتی اگر خورشید تبدیل به یک سیاهچاله شود، تا آن موقع ما زنده نیستیم که بخواهیم ناظر آن باشیم. خیلی قبل‌تر از آنکه یک ستاره بمیرد، متورم می‌شود و حرارت آن بالا می‌رود. در نتیجه خیلی قبل‌تر از متلاشی شدن آن خواهیم سوخت.