|
وقتى يك قاشق ستاره ۵ميليون تن وزن دارد
|
|
|
مهدى عشقى يار عزيز/ كارشناس فيزيك هسته اى
تلاش انسان ها براى تغيير و توضيح پديده هاى پيرامون خود تمامى ندارد و براى يافتن جواب سؤال هاى شگفت انگيز خود با معماهاى متعددى روبه رو مى شود. در طول تاريخ انسان ها همواره تلاش كرده اند كه ابزارهاى دقيق تر و بهترى بسازند تا بتوانند راحت تر پاسخ معماهاى خود را بيابند.
ستاره شناسى از قديم، علمى بوده است كه توجه اكثريت دانشمندان علوم فيزيك و حتى ديگر دانشمندان را به خود جلب كرده است. در اين ميان كشفيات زيادى در علم ستاره شناسى رخ داده است. به نظر مى رسد كه با پشت سر گذاشتن مرزهاى دانش، اكنون جست وجوى جديد ما در آسمان زيبا بايد درباره پديده اى باشد كه به سياه چاله معروف است. پيدايش مفهوم سياه چاله و همچنين چگونگى شكل گيرى سياه چاله ها و درك صحيح از آن به ما اين امكان را مى دهد كه از فضاى چهاربعدى (سه بعد مربوط به فضا و يك بعد مربوط به زمان) تصوير بهترى داشته باشيم.
اكثريت مردم اطلاعات كمترى در ستاره شناسى دارند و تصاوير ناصحيحى از سياه چاله ها را در فكر و انديشه خود مى پرورانند.
بايد بدانيم ستارگان اجرامى آسمانى هستند كه روزى به دنيا آمده اند و روزى هم از بين خواهند رفت. پس از اكتشاف برابرى جرم و انرژى توسط انيشتين، دانشمندان تشخيص دادند كه تمامى ستارگان بايد تغيير و تحول يابند. درحقيقت ستارگان گوى هاى بزرگى از گاز بسيار گرم هستند كه به واسطه نورشان مى درخشند. گازهايى كه ستارگان را تشكيل مى دهند بسيار غليظ تر از گازهايى هستند كه معمولاً بر سطح زمين وجود دارند، چگالى فوق العاده زياد آنها نيز در نتيجه فشارهاى عظيمى است كه درون آنها وجود دارد. ستارگان در فضا حركت مى كنند اما حركت آنها در يك سال حتى در هزار سال به آسانى مشهود نيست. اين ثبات ظاهرى در نتيجه فاصله عظيمى است كه ميان ما و آنها وجود دارد.در حقيقت گوى آتشين موردنظر در تئورى انفجار بزرگ، حاوى هيدروژن و هليوم است كه در اثر انفجار به صورت گازها و گرد و غبارى در فضا و به صورت پلاسماى فضايى متشكل از ذرات بسيارى از جمله الكترون ها، پروتونها، نوترونها و نيز مقدارى يونهاى هليوم به بيرون تراوش مى كند كه با گذشت زمان و تراكم ماده در برخى سحابى ها شكل مى گيرند، اين مواد متراكم رشد كرده و توده هاى عظيم گازى را به وجود مى آورند كه با عنوان پيش ستاره معروفند و با گذشت زمان به ستاره تبديل مى شوند. براى هر ستاره سه منبع انرژى را مى توان نام برد كه عبارتند از:
۱- انرژى پتانسيل گرانشى: مى توان فرض كرد كه خورشيد يا ستارگان درحال تراكم تدريجى هستند و به اين وسيله انرژى پتانسل گردشى خود را به صورت انرژى الكترومغناطيسى به محيط اطراف تابش مى كنند.
۲- انرژى حرارتى: مى توان فرض كرد كه ستارگان و خورشيد اجرام بسيار داغ آفريده شده اند و با تابش خود به محيط اطراف در حال سرد شدن هستند.
۳- انرژى هسته اى: مى توان فرض كرد كه در ستارگان هسته هاى سبك تر همجوشى كرده و انرژى آزاد شده در اين همجوشى منبع انرژى ستارگان را تأمين مى كند يا مى توان فرض كرد كه در ستارگان هسته هاى سنگين تر از طريق واپاشى به هسته هاى سبكتر تبديل شده و انرژى آزاد شده از اين واپاشيها انرژى ستارگان را تأمين مى كند.
فرآيند اصلى كه در اكثر ستارگان رخ مى دهد همجوشى هيدروژن و تبديل آن به هليم است چرا كه هيدروژن فراوان ترين ماده موجود در عالم است. بيش از ۹۰ درصد اتم هاى جهان را هيدروژن تشكيل مى دهد و كمتر از يك درصد باقيمانده نيز اتم هاى هليم اند.
زندگى ستارگان با تركيب هيدروژن و هليم آغاز مى شود. هنگامى كه ابر گاز اوليه تغيير وضعيت مى دهد، اتمها انرژى گرانشى خود را به انرژى جنبشى تبديل مى كنند و به اين ترتيب دماى ابر را افزايش مى دهند. درنهايت دما آنقدر بالا مى رود تا واكنش همجوشى هسته اى شروع شود. فشار به طرف خارج حاصل از تابش آزاد شده در هم جوشى عملاً تراكم (رمبش) گرانشى را متوقف مى كند و ستاره وارد فاز تعادلى (مثل خورشيدمان) مى شود كه ممكن است
۱۰ ميليارد سال طول بكشد.در تمام طول زندگى ستاره ها واكنش هاى هسته اى زيادى رخ مى دهد و اين واكنش ها موجب به وجود آوردن فشار زيادى به طرف بيرون مى شود و دقيقاً نيروى يكسان و برابر كه به آن گرانش مى گويند به طرف مركز ستاره وارد مى كنند. اين برابرى نيروها به ستاره ها اجازه مى دهد كه شكل خود را حفظ كند و دچار از هم گسيختگى يا فروپاشى نشود.
دير يا زود سوخت ستاره به اتمام مى رسد. در اين صورت ستاره با تراكم خود يعنى نيروى گرانشى ستاره به سمت خارج غلبه كرده و ستاره به درون خود فرو مى ريزد كه يك انفجار درونى بزرگ است. ستاره اى كه درنتيجه اين مسئله به وجود مى آيد، ستاره اى به هم فشرده و طبيعتاً بسيار چگال خواهد بود كه يك قاشق چايخورى از مواد سازنده آن حدود ۲ تا ۴ تن وزن دارد كه به آن كوتوله سفيد مى گويند. هنگامى كه قسمت اعظم سوخت گرما هسته اى ستاره به مصرف مى رسد ستاره ممكن است از مرحله نواختر يا ابرنواختر بگذرد (وقتى كه ستاره لايه هاى بيرونى خود را در يك انفجار شروع به پرتاب مى كند ابرنواختر مى گويند) و درنهايت به صورت مقدار قابل توجهى خاكستر كيهانى يا به صورت ستاره نوترونى يا حفره سياه در آيد. هنگامى كه اين پديده اتفاق مى افتد ستاره مقدار زيادى از جرم خود را از دست مى دهد. اما آنچه كه باقى مى ماند اگر بيشتر از ۴/۱ جرم خورشيدى باشد تبديل به گوى متراكمى از نوترون ها مى شود كه بسيار چگال تر از كوتوله سفيد بوده و يك قاشق چايخورى ازمواد آنها روى زمين وزنى تقريباً برابر ۵ ميليون تن خواهد داشت. شكوه و عظمت چنين اجرامى غيرقابل تصور است. به نظرمى رسد هنگامى كه ستاره به اندازه كافى پرجرم باشد يعنى در حدود ۳ تا ۵/۳ جرم خورشيدى، تراكمى (رمبشى) موجب ايجاد چيزى بسيار چگال تر مى شود. درحقيقت چگالى (جرمى در واحد حجم) اين شىء به صورت بى نهايت ميل مى كند. اين شىء چيزى است كه ما آن را «سياه چاله» مى ناميم. پس سه طريق براى مرگ ستارگان وجود دارد. ستارگانى كه جرم آنها كمتر از ۱/۴ برابر جرم خورشيدى است. اين ستارگان در نهايت به كوتوله هاى سفيد تبديل مى شوند. ستارگانى كه بيشتر از ۱/۴ و كمتر از ۳ برابر جرم خوشيدى دارند به ستاره نوترونى تبديل شده و آنها كه بيشتر از ۳ برابر جرم خورشيدى دارند عاقبت به سياه چاله تبديل مى شوند.بعد از اين كه سياه چاله تشكيل شد نيروى جاذبه آن شروع به كشيدن گرد و غبار اطراف و درحقيقت هر چيز ديگرى كه به آن نزديك شود به داخل سياه چاله مى كند اين كار دائماً به قدرت سياه چاله مى افزايد و طبيعتاً جرم آن را هم افزايش مى دهد. اين نكته مشخص مى شود كه سياه چاله ها از يك سمت به صورت چاه عمل مى كنند. در سطح ديگرى به صورت چشمه عمل مى كنند يعنى مى تواند دو سطح مختلف فضا - زمان را از جهان هاى گوناگون يا دو نقطه بسيار دور از جهان خودمان را به هم متصل كنند كه به اين حالت كرم چاله گفته مى شود.
اگر شما خود را روى سطح يك توده در حال از هم پاشيدن تصور كنيد آنگاه شما با فروريختن آن جسم به مركز آن نزديكتر و نزديكتر خواهيد شد و بنابراين نيروى جاذبه بيشتر و بيشترى را حس خواهيد كرد تا هنگامى كه ستاره به مرحله كوتوله سفيد برسد. شما بيش از هزار تن وزن پيدا خواهيد كرد. وقتى كه ستاره به در هم پاشيدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوترونى هم گذشت و به طور كامل از هم پاشيد وزن شما از ۱۵ هزار ميليون تن بيشتر و بيشتر خواهد شد. اگر سياه چاله ها به اندازه كافى به ما نزديك بود مى توانستيم نيروى جاذبه بر آن را حس كنيم. اخترشناسان دوراه آشكار براى وجود سياه چاله حدس مى زنند. راه اول از روى جرم سحاب. راه دوم هر چيز كوچكى كه در سياه چاله ها سقوط مى كند به هنگام سقوط اشعه ايكس از خود منتشر مى كند.دليل تابش اشعه ايكس از حفره سياه اين است كه جرمى كه توسط توفان هاى ستاره اى خود ستاره از سطح آن مى گريزد در فاصله مناسبى كه به حفره سياه رسيد توسط حفره آشكار مى شود و در مدارى به دور حفره شروع به چرخش كرده و به اين ترتيب شكل يك ديسك عظيم را تشكيل مى دهد. با توجه به اين نكته كه لايه هاى داخلى تر ديسك سريعتر از لايه هاى خارجى مى چرخند و در اثر اصطكاك لايه هاى مختلف ديسك گرم شده و شروع به تابش اشعه ايكس مى كنند.
سياه چاله ها انواع مختلفى هستند. اما مهمترين موضوع درباره سياه چاله آن است كه بدانيم ماده در داخل سياه چاله اى كه حاصل شده است درنهايت به چه سرنوشتى دچار مى شود
اختر فيزيكدانان مى گويند: اگر مقدارى ماده به داخل حفره سياه ازقبيل آنچه كه از يك ستاره وزين مرده به جاى مانده بيندازيد، نتيجه نهايى همواره الزاماً يك چيز خواهد بود و تنها جرم، بارالكتريكى و اندازه حركت زاويه اى كه جسم با خود حمل مى كند باقى خواهند ماند. اما اگر كل جهان به داخل حفره سياه خود بيفتد يعنى به شكل سياه چاله درآيد، ديگر حتى كمياب بنيادى (جرم)، بار الكتريكى و اندازه حركت زاويه اى نيز ناپديد مى گردند.
|
