1ستاره به نام سها
سها
تاریخچه نظریه سیاه چاله و بیگ بنگ جستجوی ماده تاریك با نقشه جرمی اینجا، آنجا، همه جا اختر شناسان ده تصویر را بعنوان بهترین تصاویر گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی هابل طی 16 سال گذشته انتخاب کردند. آنها اعتقاد دارند جهان ما نه تنها بسیار عمیق است، بلکه بطور شگفت انگیزی زیبا است. تصاویر زیر به عنوان بهترین تصاویر گرفته شده توسط تلسکوپ هابل انتخاب شده است. The Sombrero Galaxy - 28 million light years from Earth - was voted best picture taken The Ant Nebula, a cloud of dust and gas whose technical name is Mz3, resembles In third place is Nebula NGC 2392, called Eskimo because it looks like a face At four is the Cat's Eye Nebula چشم گربه نبولا The Hourglass Nebula, 8,000 light years away, has a pinched-in-the-middle In sixth place is the Cone Nebula. The part pictured here is 2.5 light years in The Perfect Storm, a small region in the Swan Nebula, 5,500 light years away, Starry Night, so named because it reminded astronomers of the Van Gogh painting. The glowering eyes from 114 million light years away are the swirling cores of two The Trifid Nebula. A 'stellar nursery', 9,000 light years from here, it is where new stars are being born. کِرمچاله در فیزیک یک پل میانبر فرضی در فضا و زمان است. کرمچالهها ساختارهای فضازمانی پل مانندی هستند که دو گستره جدا از یک فضا زمان یا دوفضا زمان جدا از هم را به یکدیگر پیوند میدهند. کرمچالهها مسافت و زمان بایسته برای رسیدن از یک نقطه به نقطه را کوتاه میکنند. در دهه ۱۹۳۰ اینشتین و روزن با به کار بردن غوطهوری متریک شوارتزشیلد در فضای استوانه ای، معادله غوطه وری یک کرمچاله گذرناپذیر و ناایستا که «پل اینشتین - روزن» نامیده میشود را بدست آوردند. یک سال پس از دادن نظریه نسبیت عام به وسیله آلبرت اینشتین ،سال 1916م فلام دریافت که از بررسی شوارتزشیلد معادلات اینشتین میتوان پاسخ کرمچالهای بدست آورد. این گونه کرمچاله ،«کرمچاله شوارتزشیلد» نامیده شد. یکی از جنبههای جالب کرمچاله ها، به کار بردن آنها برای انجام سفر در فضازمان است. میدانیم که فاصله زمین تا نزدیکترین ستاره به جز خورشید، نزدیک به 4.28 سال نوری میباشد. پس نور با سرعت تقریباً 300 هزار کیلومتر بر ثانیه بیش از 4 سال طول میکشد تا به این ستاره برسد. اکنون ما با فناوری امروزه بیش از یک میلیون و سیصد هزار سال زمان نیاز داریم تا به این ستاره برویم که برای آدمی نشدنی است. اینگونه بر میاید که با انگاره ی بودن کرمچاله، میتوان از یک سو به درون آن رفت و تقریباً بلافاصله پس از خروج از سوی دیگر، در جایی دوردست از جهان سردرآورد. در این چهارچوب میتوان از جهانی دیگر نیز سر در آورد. پس این نادرست است که مردم سیاهچالهها را به عنوان ابزارهایی برای مسافرتهای فضایی میشناسند. اما باید بدانیم که سیاهچالهها دارای افق هستند و هنگامیکه چیزی، گرچه نور، وارد آنها شد، افزون بر نابودی، امکان خروج برایش وجود ندارد.البته باید بدانیم که کرمچالهها فقط مدل هایی ریاضی هستند و آشکارسازی و رصد آنها تا کنون بی سر انجام بوده است.همچنین گذر از کرمچالهها برای سفر به زمان عملا کاری نشدنی است زیرا با فروریزی شدیدی که آنها دارند هیج جاندار شناخته شده ای نمی تواند آن را تاب بیاورد و باید بدانیم که باز و بسته شدن آنها آن اندازه تند رخ میدهد که هر ماهیتی در هنگام گذر از آنها به دام خواهد افتاد. یک کرمچاله در صورت وجود، خود بخشی از فضازمان چهار بعدی عالم میباشد. همانطور که میدانید اینشتین در سال 1905 م ثابت کرد که جهان تنها از سه بعد فضایی تشکیل نشده و زمان صرفآ یک پارامتر در حال تغییر نیست. بلکه زمان خود نیز به عنوان بعد چهارم عالم به حساب میآید. در این فضازمان چهار بعدی، کرمچالهها میتوانند سوراخی به جهانی دیگر یا ناحیهای دیگر از همین جهان باشند. پس باید در نظر داشته باشیم که این اجسام چهاربعدی هستند و ما تنها برای ساده سازی آنها را به صورت دو بعدی نشان میدهیم. به عنوان مثالی ساده، یک صفحه کاغذ تخت را در نظر بگیرید که از چهار طرف تا فواصل بسیار دور گسترده شده باشد. هر دو طرف صفحه که آنها را «رو» و «زیر» صفحه مینامیم، بطور مستقل یک فضای دوبعدی راتشکیل میدهند که میتوانیم آن را یک جهان دوبعدی فرض کنیم. ساکنان این جهانها خود موجودات دو بعدی هستند. واضح است که این دو جهان هیچ ارتباطی با هم ندارند و ساکنان آنها از وجود همدیگر بی خبرند .اکنون تصور کنید یک سوراخ دایرهای در این صفحه ایجاد شود. به این ترتیب دو جهان بطور پیوسته با هم ارتباط دارند. ما این حفره تونل مانند را یک کرمچاله مینامیم. حال بیائید به جای یک سوراخ، دو سوراخ درصفحه ایجاد کنیم. سپس لبههای این دو سوراخ را بکشیم تا به صورت دو لوله درآید وبا ادامه دادن این کار دو لوله را به هم وصل کنیم. این نیز یک کرمچاله است. با این تفاوت که بر خلاف حالت قبلی دو ناحیه از یک جهان را به هم وصل میکند. در حالتی که فضای ما خمیده باشد مسافرت از طریق این کرمچاله بسیار سریع تر امکانپذیر است. چون مسافت کوتاهتر است. اگر در هر یک از دو ورق تخت موازی نیز یک سوراخ ایجاد کنیم، با کشیدن لبههای سوراخ و رساندن دو لوله ایجاد شده به هم میتوانیم یک کرمچاله ایجاد کنیم که صفحه بالایی یکی از ورقها را به صفحه پائینی ورق دیگر وصل کند . تلسكوپ فضایی اسپیتزر به تازگی در قلب دو كهكشان در حال تركیب ،بلورهایی شبیه به خرده شیشه یافته است.این بلورها به اندازه دانه ی شن هستند و به احتمال زیاد قبل و در حین انفجار ستارگان پرجرم در فضا رها شده اند.این نوع بلور ها سابقا در كهكشان راه شیری مشاهده شده بودند ، با این حال موارد تازه كشف شده ، اولین نمونه های موجود در خارج از كهكشان ما هستند.دانشمندان معتقدند كه این بلور ها بر اثر چند انفجار ابر نواختری متوالی گرم شده و در نهایت ذوب می شوند تلسكوپ فضایی اسپیتزر ناسا ،با بررسی چند كهكشان در حال تركیب ،پوششی از بلور های كوچك در اطراف مراكز به هم پیوند خورده ی این كهكشان ها یافته است.این ذرات شباهت زیادی به خرده شیشه دارند.این بلور ها دانه های سیلیكاتی هستند كه در كوره های ستاره ای به وجود آمده اند.دانه های تازه كشف شده اولین موارد بلور های سیلیكاتی شناخته شده در خارج از كهكشان ما می باشند تصور یك تصویرگر از بلور هایی كه در اطراف مراكز كهكشان های در حال تركیب رها شده اند دكتر "هنریك اسپون" از دانشگاه كورنل می گوید:"ما از كشف این بلور های ظریف و كوچك در مركز یكی از بی ثبات ترین مناطق عالم ،بسیار شگفت زده هستیم.این بلور ها به راحتی از بین می روند اما در این مورد ،ظاهرا این بلور ها توسط ستارگان پرجرم ،سریع تر از روند ناپدید شدن ،در حال تولید هستند." این كشف نهایتا در فهم روند تحول كهكشان ها و به خصوص كهكشان راه شیری كه در چندین میلیارد سال آینده با كهكشان آندرومدا تركیب خواهد شد ،كمك بزرگی خواهد كرد. دكتر "لی آرموس" از مركز علمی اسپیتزر ناسا و موسسه فن آوری كالیفرنیا در پاسادنا می گوید:"تصور ما بر این است كه طوفانی از غبار در مركز كهكشان های در حال تركیب در حال شكل گیری است.این بلور های سیلیكاتی در این طوفان قرار گرفته و در نهایت به صورت پوششی عظیم از غبار و شیشه در اطراف هسته های كهكشان ها قرار می گیرند." سیلیكات ها ،مانند شیشه،برای تبدیل شدن به بلور به گرما نیاز دارند.این ذرات جواهر مانند در كهكشان راه شیری ، در مقادیر كم و در اطراف بعضی از ستاره ها مانند خورشید یافت می شوند.این ذرات بر روی زمین ،بر روی سواحل شنی برق می زنند و در شب ،برخورد این ذرات همراه با ذرات دیگر با جو را می توان مشاهده كرد.اخیرا این ذرات توسط تلسكوپ اسپیتزر درون دنباله دار TEMPEL۱ (كه سفینه ی DEEP IMPACT با آن برخورد كرده است) نیز دیده شده است. كهكشان هایی كه این بلور ها به وفور در آنها یافت می شود تفاوت عمده ای با كهكشان ما دارند.در درون این كهكشان ها كه "كهكشان های فوق نورانی فروسرخ" (ULTRALUMINOUS INFRARED GALAXIES) (ULIRGS) نامیده می شوند ،مقادیر بسیار عظیمی از این بلور های سیلیكاتی یافت می شوند. با وجود آنكه تعدادی از این نوع كهكشان ها به طور واضح رصد نشده اند ، بیشتر موارد كشف شده از دو كهكشان مارپیچی در حال تركیب تشكیل شده اند.هسته ی تركیبی این نوع كهكشان ها مملو از ستارگان پرجرم ،پرنور و كم سن می باشد.در مركز بعضی از آنها نیز سیاهچاله های بسیار پرجرم وجود دارد. اختر شناسان بر این عقیده اند كه بلور های سیلیكاتی در مركز این نوع كهكشان ها (ULIRGS) ،توسط ستاره های پرجرم ایجاد می شوند.بر اساس تحقیقات دكتر اسپون و تیم او، این ستاره های پرجرم ،بلور ها را قبل و همچنین در هنگام وقوع انفجار های ابر نواختری در فضا پخش می كنند.اما این بلور های ظریف برای مدت طولانی دوام نمی آورند.ذرات پرتاب شده توسط انفجار های ابر نواختری به این بلور ها برخورد كرده و آنها را بمباران می كنند.نتیجه ی این بمباران ،گرم شدن بلور ها و در نهایت ذوب شدن و تبدیل آنها به موادی بدون شكل است.تمام این اتفاقات در بازه ی زمانی كوتاهی صورت می گیرد. دكتر اسپون این پدیده را به شكلی ساده بیان می كند:"دو كامیون حامل آرد را در نظر بگیرید كه در یك خیابان و در جهت مخالف هم در حال حركتند.اگر این دو كامیون با هم برخورد كنند ،برای مدتی كوتاه ابری سفید بر روی خیابان تشكیل می شود.با استفاده از تلسكوپ اسپیتزر ،ما برخورد و تركیب دو كهكشان و تشكیل ابری موقتی از بلور های سیلیكاتی را مشاهده می كنیم." طیف سنج فرو سرخ تلسكوپ اسپیتزر ،این بلور های سیلیكاتی را در ۲۱ كهكشان از ۷۷ كهكشان بررسی شده (كه همه از نوع ULIRGS بوده اند) یافته است.این ۲۱ كهكشان در محدوده ی ۲۴۰ میلیون تا ۹/۵ میلیارد سال نوری از ما قرار دارند و در تمام مناطق آسمان پخش شده اند.این كهكشان ها در زمان مناسب رصد شده و در نتیجه بلور ها در آنها مشاهده شده اند.اما در ۵۶ كهكشان دیگر ،این بلور ها در آینده ی نزدیك ایجاد خواهند شد تصویری از دو كهكشان در حال برخورد با یكدیگر. در سمت چپ تصویر كهكشان NGC۲۲۰۷ و در سمت راست كهكشان IC۲۱۶۳ دیده می شوند منبع : سی پی اچ تئوری
اصطلاح ( سیاهچال ) در همین اواخر قدم به صحنه علم گذاشته است و آنرا در سال 1969 دانشمندی آمریكایی بنام جان ویلر بعنوان نموداری از نظریه ای برگزید كه دستكم به دیست سال پیش بر می گشت ، یعنی زمانی كه برای نور دو نظریه وجود داشت یكی نیوتونی كه آن را مركب از ذرات می دانست و دیگری نظریه ای كه نور را ساخته و پرداخته امواج می شناخت و ما اكنون به صحت هر دو نظریه وقوفی واقعی داریم. بر طبق دوگانگی موجی/ ذره ای در مكانیك كوانتوم ، نور می تواند هر دو خصیصه را داشته باشد یعنی همسان یك موجو و همراز یك ذره. نظریه ذره ای بودن نور چگونگی پاسخ بخ نیروی جاذبه را روشن نكرده بود و نظریه بودن آنهم انتظار پیروانش را در متاثر شدن نور از نیروی جاذبه به همان طریق كه گلوله های توپ ، راكتها و سیارات از آن برخوردار می شدند بر نیاورده بود. در آغار مردم گمان می كردند كه ذرات نور با سرعتی جنان نامتناهی سیر وسفر می كنند كه نیرو جاذه به گردشان هم نمی رسد تا از سرعت آنها بكاهد ، لیكن اكتشافات رومر مشعر بر متناهی بودن سرعت نور معنایش این بود كه نیروی گرانش باید واجد اثری مهم باشد.
بر پایه این فرض ، یك غضو برجسته كمبریج بنام جان میچل در سال 1783 در مكتوبی مندرج در خلاصه مذاكرات مجمع سلطنتی لندن خاطر نشان ساخته بود كه اگر ستاره ای بقدر كفایت سنگین و متراكم باشد میدان جاذبه آن بقدری توامند است كه نور در آن به تله افتاده و راهی برای رهایی ندارد یعنی : هر نوری كه از سطح آن ستاره ساطع شود پیش از آنكه خیلی از آن دور شود در دام جاذبه گرانشی آن ستاره افتاد و به پایین كشیده می شود . جان میچل بر این باور بود كه باید ستاره های بسیاری نظیر این ستاره وجود داشته باشند. باوجودی كه چون نور این ستاره به ما نمی رسند كا قادر بدیدن آنها نیستیم اما جاذبه گرانشی آنها را حس می كنیم . چنین اعجوبه هاییی همانها هستند كه ما اكنون آنها را سیاهچال می نامیم و این اسمی است با مسمی یعنی خلوتگاه های سیاه در فضای بی انتها. چند سال بعد اظهار عقیده ای مشابه و ظاهرا مستقل از جان میچل از طرف ماركی دولاپلاس عنوان شد. جالب توجه این است كه لاپلاس این موضوع را فقط در چاپ اول و دوم كتاب خود موسوم به منظومه جهانی درج كرد و در چاپ های بعدی از آن صرف نظر كرد. شاید به دلیل این كه او بر سست بودن این نظریه فتوی داده بود.( همچنین نظریه ذره ای بودن نور هم در طول مدت سده نوردهم از چشم افتاده وبه نظر می رسید كه هر چیز را می توان با نظریه موجی بودن نور توجیه كرد و به هیچ وجه معلوم نبود كه نور از نیروی گرانش متاثر باشد.)
در حقیقت رفتاری همانند آنچه كه در مورد گلوله توپ در نطریه گرانشی نیوتن انجام می گرفت با مزاج نور سازگاری نداشت زیرا سرعت نور ثابت بود در صورتی كه پرتاب یك گلوله توپ به سمت بالا سرعت گلوله در اثر نیرو جاذبه متدرجا كاستی گرفته و سرانجام آن گلوله متوقف و به زمین بر می گردد و حال آنكه یك فوتون با سرعتی ثابت همواره به حركت خود به سم بالا ادامه می دهد ( پس جاذبه نیوتونی چگونه می تواند بر نوذ موثر باشد؟) از آن به بعد نظریه ای سازگار مشعر بر چگونگی اثر نیروی جاذبه بر نور ارائه نشد تا اینكه در سال 1915 انیشتین نظریه نسبیت را مطرح ساخت و حتی پس از آن هم مدت ها طول كشید تا اشارات این نظریه در مورد ستارگان جسیم به تفهیم در آمد.
برای استنباط اینكه چگونه ممكن است یك سیاهچال شگل گرفته باشد نخست نیازمند آنیم كه بدانیم سر گذشت دوران زندگی یك ستاره ، از تولد تا مرگ چه می باشد. ستاره وقتی شكل می گیرد كه مقدار عظیمی گاز ( كه اساسا ئیدروژن است ) در اثز جاذبه گرانشی درهم فرونشیند. با آغاز این همفرونشینی و تراكم گاز ، اتمهای آن بیشتر و بیشتر و با سرعت های زیادتر و زیادتر بهم برخورد كرده و باین ترتیب گرمای گاز افزایش می یابد و سرانجام ، گاز به حدی داغ می شود كه وقتی اتمهای ئیدروژن به یكدیگر بر می خورند نه تنها دیگر واپرشی انجام نمی دهند بلكه در همدیگر فرورفته و به هلیم تبدیل می شوند. گرمائی كه دراین واكنش آزاد می شود همانند حرارت كنترل شده یك بمب ئید روژنی است و این همان حرارتی است كه موجب فروزش آن ستاره می شود این حرارت اضافی همچون فشار گاز تا حد هم ترازی با جاذبه گرانش افزایش داده و سبب توقف انقباض گاز می شود این تا اندازه كمی شبیه به عمل بالنی است كه فشار هوای درون آن كه می كوشد تا بالن را متسع ساز با تلاش كششی لاستیك بدنه بالن كه سعی دارد آن را در حجم كوچك تری نگه دارد تعادل بر قرار میكند ، ستاره ها هم به همین نحو با بهره مندی از حرارت حاصله از فعل و انفعالات هسته ای با جاذه گرانشی كه متعادل می شود مدتی مدید پایدار باقی می مانند. با این همه ، ستاره سرانجام از ئیدروژن و دیگر مواد سوختی خود خالی می شود. نكته ای كه ظاهرا متناقض جلوه می كند این است كه هر چه مقدار سوختی كه ستاره با آن آغاز به تشكل می كند بیشتر باشد ستاره زود تر به خاموشی می گراید. این برای آن است كه هر چه ستاره جسیم تر باشد برای تعادل با جاذبه گرانشی به گرمای خیلی بیشتری نیازمند است و هر چه حرارت زیادتری داشته باشد زود تر سوخت خود را به مصرف می رساند شاید سوخت خورشید ما برای یك پنچ هزار میلیون سال دیگر یا چیری در این حدود كافی باشد ولی بیشتر ستارگان تنومند ممكن است سوخت خود را در كمتر از یكصد میلیون سال به مصرف برسانند یعنی در مدت زمان خیلی كمتر از عمر مجموعه كیهان. هنگامی كه سوخت ستاره ای ته می كشد آن ستاره آغاز به سرد شدن كرده و منقبض می شود حال آنچه كه بر سر این چنین ستاره ای در می آید چیزی است كه فقط برای نخستین بار دردهه 1920 استنباط گردد و داستان آن از این قرار است: در سال 1928 یك دانشجوی فارق التحصیل هندی به نام سوبر همنیان چندرا سخار برای تلمذ در محضر منجمی انگلیسی موسوم به سر ارترادینكتن كه از خبرگان نظریه نسبیت عام بود با كشتی عازم انگلستان و ورانه كمبریج شد.( بر طبق روایاتی چند ، روزنامه نگاری در اوایل دهه 1920 نظر ادینگتن رفت و به او گفت : من شنیده ام كه در جهان فقط سه نفر هستند كه از نظریه نسبیت عام سر در می آورند ، ادینگتن درنگی كرد و سپس پاسخ داد كه – دارم می اندیشم كه نفر سوم كیست ؟ - ).چندراسخار در طول مدت سفرش از هند به انگلستان در این فكر بود كه اندازه ستاره ای كه با وجود به پایان رسیدن سوختش هنوز هم قادر به تحمل نیروی جاذبه خویش است چه مقدار باید باشد. مبسوط این نظر چنین بود: وقتی كه ستاره كوچك می شود ،ذرات ماده آن خیلی به هم دیگر نزدیك ترمی شود و آن گاه به موجب اصل نا همانندی پاولی چنین ذراتی باید دارای سرعت های خیلی متفاوتی بشوند. این اختلافات سرعت موجب دور شدن آن ذرات از یكدیگر و در نتیجه سبب انبساط آن ستاره می شود. در این انبساط شعاع كره ستاره تا آن حد افزایش می یابد كه بین نیروی جاذبه و نیرو دافعه ناشی از اصل ناهمانندی پاولی تعادلی بر قرار شده و شعاع كره ستاره در این حد تثبیت شود یعنی به عینه شبیه همان وقایع دوران زندگی ستاره كه نیرو جاذبه اش با حرارت حاصله در آن متعادل می شد.
بهر حال چاندراسخار به این نتیجه رسید كه در نیرو های دافعه ای كه اصل ناهمانندی مبین آنست حد وحصری برقرار است. نظریه نسبیت عام بیشترین اختلاف بین سرعتهای ذرام مادب موجود در ستاره را به سرعت نور محدود كرده است، این به معنای آن است كه وقتی ستاره به اندازه كافی چگال شد ، نیروی دافعه ناشی از اصل ناهمانندی ، كمتر از نیروی جاذبه خواهد شد . چاندراسخار حساب كرده بود كه ستاره سردی كه جرمش تقریبا از یك و نیم برابر خورشید بیشتر باشد نمی تواند متحمل جرم خود باشد ( این جرم اكنون به حد چاندراسخار معروف است ) تقریبا در همین اوقات نظیر چنین اكتشافی توسط دانشمند روسی بنام لف داویدوویچ لانداو بعمل آمد ، این اكتشاف اشارات ضمنی جدی در رابطه با سرنوشت نهایی ستارگان تنومند در برداشت. اگر جرم ستاره ای كمتر از حد چاندراسخار باشد ، آن ستاره سرانجام می تواند به انقباض خود پایان داده و نهایتا در حالت ممكنه ای همانند ستاره – كوتوله سفید – باشد كه با شعاعی در حدود چند هزار كیلومتر و چگالی ویژه ای برابر چند صد تن در سانتیمتر مكعب در خود فرو نشیند. ستاره كوتوله های سفید با نیروی دافعه ای كه از اصل ناهمانندی بین الكترون های موجود در ماده خودش ناشی می شود پایدار و برقرار می ماند. ما شاهد بسیاری از این كوتوله های سفید هستیم و نخستین ستاره ای كه از این نوع كشف شد ستاره ای است كه در حول شعرای یمانی كه درخشان ترین ستاره در آسمان شبانه است گردش می كند.
لانداو خاطر نشان ساخت كه امكان وجود حالت نهایی دیگری هم برای ستاره هست كه در آن جرم ستاره تقریبا در حدود یك با دو برابر خورشید است ولی حجم آن خیلی كوچكتر از حجم یك ستاره كوتوله سفید است این ستاره ها از طریق نیروی دافعه ناشی از اصل ناهمانندی كه بین فوتون ها و پروتون ها بیشتر به وجود مِی آید تا بین الكترون ها ، خود را حفظ و نگهداری می كنند و به همین دلیل هم آنها را ستاره های نوترونی می نامند. شعاع كره این نوع ستاره ها فقط در حدود هفده كیلومتر و چگالی ویژه ای قریب به صد ها میلیون تن در هر سانتیمتر مكعب دارند ، در نخستین بار كه وجود چنین ستارگانی پیش بینی شد راهی برای مشاهده ستارگان نوترونی وجود نداشت و عملا تا این اواخر به شناسایی در نیامده بودند.
از سوی دیگر ستارگانی كه جرم آنها بالاتر از حد چاندراسخار باشد وقتی كه سوختشان به پایان برسد مواجه با مشكل بزرگی می شوند . در پاره ای از موارد ممكن است تمام شدن سوخت با انفجار آنها بیانجامد و یا آنقدر ماده از خود به بیرون پرتاب كنند تا جرمشان به زیر این حد كاهش یابد و به این ترتیب از وقوع در همفرونشینی جاذبه ای فاجعه آمیزی دوری گزینند ، لیكن اعتقاد به اینكه چنین امری بی توجه به اندازه جرم ستاره همیشه حتمی الوقوع می باشد مشكل است. حال باید دید ستاره چگونه بفهمد كه باید وزن خود را كاهش دهد؟ وحتی اگر ستاره ای برای اجتناب از در همفرونشینی بقدر كافی از عهده كاهش وزن خود بر می آمد چه حادثه ای رخ میداد؟ اگر شما بقدری جرم یك ستاره كوتوله سفید را افزایش می دادید تا از حد مذكورپا فراتر گذارد آیا این ستاره ها الی غیر النهایه در هم فرو می نشستند ؟ ادینگتن از این اشاره ضمنی یكه خورد و از اعتقاد به دستاورد چاندراسخار سر باز زد. ادینگتن فكر می كرد كه در همفرونشینی یك ستاره تا حد رسیدن به یك نقطه با سادگی امكان پذیر نیست. بیشتر دانشمندان نیز چنین نظری داشتند: حتی انیشتین شخصا رساله ای نوشت كه در آن مدعی شده بود ستارگان تاحد صفر منقبض نخواهند شد.
دشمنی دانشمند دیگر ، بویژه عداوت و حسادت ادینگتن كه مرجعی پیشرو در ساختار ستارگان و معلم سابق چاندراسخار بود او را ترغیب و وادار كرد تا تعقیب كار در این خط دست بردارد و به جای آن به مسایل ستاره شناسی مانند حركت خوشه های ستاره ای بپردازد. با اینهمه ، وقتی كه به او جایزه نوبل سال 1983 اعطا شد دستكم جزیی از موجباتش بخاطر كار پیشین او در تحدید جرم ستارگان سرد بود.
چاندراسخارا نشان داده بود كه اصل ناهمانندی پاولی نتوانست در همفرونشینی ستاره ای را كه جرمش از حد چاندراسخار بیشتر باشد تحمل كند اما مسئله استنباط اینكه، بر طبق نظریه نسبیت عام ، بر سر چنین ستاره ای چه خواهد آمد نخستین بار در سال 1939 بوسیله جوانی آمریكایی به نام رابرت اوپنهایمر حل شد. با وجود این ، دستاورد او مشعر بر این بود كه هیچ گونه پیامدی مشاهداتی وجود ندارد كه بتواند از طریق تلسكوپ های امروزی آشكار شود. در همین اوان جنگ جهانی دوم پیش آمد و اوپنهایمر خودش در طرح ساخت بمب اتمی گرفتار شد . پس از پایان جنگ مسئله در همفرونشینی جاذبه ای تا حد زیادی به دست فراموشی سپرده شده زیرا بیشتر دانشمندان به رویدادهایی در مقیاس اتم و هسته اش روی آورده بودند. با این وصف ، در اوایل دهه 1960 با افزایش چشمگیری كه در تعداد و حیطه مشاهدات ستاره شناسی با بهره گیری از تكنولوژی نوین حاصل شد توجه به مسایل بلند مقیاس نجومی قوت گرفت و علم هییت و دانش كیهانی رونقی تازه یافت و به دنبال آن دوباره كار اوپنهایمر بوسیله تعدادی از علاقمندان طرف توجه قرار گرفت و در طریق گسترش افتاد.
تصویری كه هم اكنون ما از كار اوپنهایمر داریم به شرح و تفسیری است كع می خوانید:
میدان جاذبه ای ستاره مسیر های اشعه نور را در فضا – زمان از امتداد اصلی خود یعنی از امتدادی كه بی حضور آن ستاره میباید داشته باشد تغییر می دهد.میدان جاذبه ای ستاره مخروط های نوری را كه مسیر های افشانه های نور صادره از رئوسشان در فضا – زمان تعیین می كنند اندكی به سمت داخل سطح ستاره متمایل می سازند ، این عمل را می توان به هنگام كسوف خورشید عینا در خمیدگی نور ساطعه از ستارگان دور دست مشاهده كرد. به محض اینكه ستاره منقبض می شود میدان جاذبه ای در سطح آن قوی تر شده و خمش مخروط نور به طرف آن بیشتر می شود این عمل رهایی نور را از آن ستاره دشوار تر ساخته و نور به نظر ناظری كه از فاصله دور آنرا می نگرد تارتر و سرختر می نماید. سر انجام پس از اینكه شعاع كره ستاره در اثر انقباض آن تا رسیدن به مقداری بحرانی كاهش یافت میدان جاذبه در سطح آن بقدری قوی می شود كه مخروط های نور را آنقدر به سمت سطح ستاره خم می كند كه دیگر نور نمی تواند از آن بگریزد به موجب نظریه نسبیت عام هیچ چیز دیگری هم نخواهد توانست از چنگ آن رهایی یابد و هر چیزی با كمند میدان جاذبه ای ستاره به پس كشیده شود.از اینرو در ناحیه ای از فضا – زمان مجموعه عوارضی وجود دارد كه خلاصی از آن برای رسیدن به ناظری دور مكان امكان پذیر نیست. این همان ناحیه ای است كه ما اكنون آنرا سیاهچال می نامیم و مرز آن با محیط پیرامونش را كه در حقیقت حریمی بی امنیت است – افق عارضه ای می خوانیم كه بر پوشه مسیر های اشعه نوری كه اكنون از نجات خود از این سیاهچال عاجزند منطبق است.
برای استدراك اینكه اگر شما ناظر بر در همفرونشینی ستاره ای درجریان تبدیل آن به سیاهچال بودید چه می دیدید باید بیاد بیاورید كه در نظریه نسبیت زمان مطلقی وجود ندارد و هر ناظری زمان را انطور كه اقتضای او است می سنجد. زمان برای كسی كه در ستاره ای مكان گرفته با زمان برای آنكه در فاصله دوری نسبت به او قرار گرفته فرق دارد. زیرا میدان جاذبه ای آن ستاره در این سنجش و اندازه موثر می باشد. فرض كنید فضانورد جسور و بی باكی بر سطح ستاره ای كه درحال همفرونشینی است ایستاده و به اتفاق آن به سوی درون مشغول در هم فرونشینی بوده و در سر هر ثانیه از روی ساعت خود علامتی به سفینه فضایی خود كه در حول آن ستاره می گردد مخابره كند. اكنون فرض كنید مثلا در ساعت 00/11 به ساعت او ستاره منقبض شده باشد كه شعاع كره آن به حد بحرانی رسیده و میدان جاذبه ای آن آنقدر قوی شده باشد كه هیچ چیز نتواند از آن بگریزد و علامتی هم دیگر به سفینه فضایی مخابره نشود. هنگامی كه ساعت به 00/11 نزدیك می شود همكاران این فضانورد كه از سفینه فضایی مراقب او هستند متوجه می شوند كه فاصله زمانی بین علائم خبری متوالی كه از سوی فضانورد صادر می شود طولانی تر و طولانی تر می شود ولی آن اثر قبل از لحظه 5959/10 بسیار كوچك است و آنها باید بین 5958/10و 5959/10 فقط تعداد بسیار اندكی بیشتر از یك ثانیه برای دریافت خبری از فضانورد صبر كنند اما برای دریافت علامتی در ساعت 00/11 باید تا ابد صبر كنند از نظر ناظرانی كه در سفینه فضایی قرار دارند امواج نوری كه از سطح ستاره به وسیله ساعت فضانورد بین لحظات 5959/10 و 00/11 فرستاده می شوند در دوره ای نامتناهی از زمان به خارج انتشار می یابد و فاصله زمانی بین ورود امواج متوالیه به سفینه فضایی طولانی و طولانی تر شده و نوری كه از ستاره ساطع می شود سرخ تر و سرخ تر و تیره وتیره تر می شود و سر انجام آن ستاره آنقدر تیره و تار خواهد شد كه دیگر از سفینه فضایی دیدار پذیر نخواهد بود یعنی : آنچه كه از آن باقی می ماند سیاهچالی است در فضا ، با اینهمه ستاره به اعمال همان نیروی جاذبه ای به سفینه فضایی ادامه می دهد تا گردش آنرا درحول سیاهچالی كه بدست خود ساخته است تداوم بخشد.
با این اوصاف این صحنه سازی به دلیل مسئله زیر كاملا واقع بینانه نیست : هر چه شما از ستاره دورتر باشید اثر نیرو جاذبه آم بر شما ضعیف تر می شود بنابراین نیروی جاذبه وارد بر پاهای فضانورد جسور ما همیشه بیش از نیروی جاذبه وارد بر سر او خواهد بود این اختلاف فشار فضانورد ما را پیش از انقباض ستاره تا شعاع بحرانی خود و تشكیل افق عارضه همانند اسپاگتی كش داده و یا اورا از هم جر می دهد! با وجود این ما بر این باوریم كه در این عالم كبیر اجسام بزرگتری نطیر ناحیه مركزی كهكشان ها وجود دارند كه می توانند انقباض جاذبه ای را تاحد سیاهچال ها تحمل كنند و فضانوردی كه برروی یكی از اینها قرار گرفته باشد پیش از شكل گرفتن سیاهچال از هم دریده نخواهد شد و در واقع در موقع حصول شعاع بحرانی ، او چیز ویژه ای را احساس نخواهد كرد و می تواند بی دیدن لحظه ای كه دیگر گریزی از آن محل برایش میسر نیست آنرا از سر بگذراند. با این وصف ، در ظرف فقط چند ساعتی كه از ادامه در همفرونشینی آن ناحیه گذشت آنگاه اختلاف بین نیرو های جاذبه وارد بر پاها و سر او آنقدر قوی خواهد شد كه باز هم او را خواهد درید.
كاری كه راجر پن روز و ن بین سال های 1965 و 1970 انجام دادیم نشان داد كه به موجب نظریه نسبیت عام بایستی در رابطه با نامتناهی بودن چگالی و بینهایت بودن خمیدگی فضا – زمان ، درون یك سیاهچال یك تكینگی وجود داشته باشد كه تا اندازه ای شبیه به حالت انفجار بزرگ در آغاز زمان است فقط با این تفاوت كه این تكینگی پایانی از زمان برای همفرونشینی ستاره و فضانورد می باشد.در این تكینگی قوانین علمی و توانایی ما برای پیشگویی آینده دستخوش از هم فروپاشی می شود. با وجود این هر ناظری كه در بیرون سیاهچال باشد از نقیصه ای كه درقابلیت پیشگویی ما پدید آمده است متاثر نخواهد شد زیرا نه نور و نه هیچ علامت خبری دیگری نمی تواند از این تكینگی به او برسد. این حقیقت شایان تامل و در خور توجه راجرپن روزا به آنجا رهنمون شد تا پیش فرض سانسور صفتی كیهانی را عرضه بدارد كه می شود آنرا به این گونه تاویل كرد : خداوند از تكینگی عریان و بی پرده متنفر و بیزار است. به دیگر سخن تكینگی هایی كه از طریق در همفرونشینی جاذبه ای بوجود می آیند فقط در مكان های شبیه سیاهچال ها بوقوع می پیوندند كه درآنجا آنها بوسیله افق عارضه ای از چشمرس بیرون به نحو شایسته ای پنهان هستند. دقیقا این همان چیزی است كه به پیش فرض سانسور صفتی بودن ضعف كیهانی شناخته شده است : این خصیصه ناظرانی را كه در بیرون سیاهچال باقی می مانند از عواقب لغو قابلیت پیشگویی كه در موقع تكینگی رخ می دهد حفظ و حراست می كند ولی برای فضانورد بدبخت فلك زده كه در آن چاله افتاده به هیچ وجه كاری انجام نمی دهد.
برای معادلات نسبیت عام كه در آنها برای فضانورد ما امكان دید یك تكینگی بی پوشش و عریان میسر باشد راه حلهای چندی وجود دارند تا : شاید او بتواند از برخورد با این تكینگی دوری گزیند و بجای آن با افتادن در یك راه مارپیچ در نقطه دیگری از كیهان سر بیرون آورد. این امر امكاناتی بزرگی را برای مسافرت های فضا – زمانی فراهم خواهدساخت اما بدبختانه چنین به نظر می رسد كه تمام این راه حلها ممكن است بسیار ناپایدار باشند و كمتر ین اختلالی مانند حضور یك فضانورد ممكن است طوری آنها را تغییر دهد كه فضانورد نتواند تكینگی را تاوقتی كه به آن برخورد نكرده مشاهده كند یعنی وقتی كه كار از كارگذشته وزمان برای اوبه پایان رسیده است. به عبارت دیگر ، این تكینگی همیشه در آینده او وجود خواهد داشت و هرگز در گذشته او موجود نبوده است . تاویل محكم و میتن پیش فرض سانسور صفتی جهان هستی شارح آنست كه درراه حلی واقع بینانه ، تكینگی ها همواره یا كاملا در آینده قرار دارند ( مانند تكینگی های در همفرونشینی جاذبه ای ) و یا كاملا در گذشته وقوع یافته بوده اند ( مانند تكینگی انفجار بزرگ ) باید امید بسیار داشت كه برخی از تفسیر های پیش فرض سانسور صفتی جهان هستی تحقق یابد زیرا شاید مسافرت به گذشته همدوش با تكینگی های آشكار و برهنه امكان پذیر باشد. با اینكه چنین تفسیری برای نویسندگان افسانه های علمی- تخیلی ، نغز و زیبا است ولی معنای آن این است كه زندگی هیچ كس همیشه ایمن نیست چرا كه : ممكن است كسی به درون گذشته برود و پیش از آنكه شما آگاه شوید پدر و مادرتان را به قتل برساند!
افق عارضه و یا مرز ناحیه ای از فضا – زمان كه گریز از آن امكان پذیر نیست تا اندازه ای همانند سراپرده ای با راه یك طرفه در پیرامون سیاهچال عمل می كند یعنی : در آن افتادن همان و تا ابد در آنجا ماندن همان ، چیزهایی مانند فضانورد بی تدبیر می توانند از طریق افق عارضه بدرون سیاهچال فروروند لیكن هرگز چیزی نمی تواند از طریق افق عارضه از این سیاهچال به خارج فرار كند.( بیاد داشته باشید كه افق عارضه مسیر نوری است در فضا – زمان كه در تلاش رهایی از سیاهچال می باشد و ضمنا هیچ چیز تندتر از نور حركت نمی كند . ) ممكن است كسی افق عارضه را باگفته دانته در مدخل جهنم هم مضمون بداند كه گفت : هر كس كه وارد این جا شود همه امیدش را از دست می دهد. هر چیز یا هر كسی كه از طریق افق عارضه در این چاه ویل فرو افتاد بزودی به ناحیه ای خواهد رسید كه در آن چگالی به بی نهایت و زمان به غایت رسیده است.
نظریه نسبیت عام پیشگویی می كند كه اجسام سنگین و متحرك موجب انتشار امواج جاذبه ای و چین خوردگی های در خمیدگی فضا می شوند كه با سرعت نور حركت می كنند. اینها هم مانند امواج نورانی هستند كه چین خوردگی های در میدان الكترو مغناطیسی می باشند. ولی آشكار ساختن آنها به مراتب مشكل تر است ، آنها هم مانند نور انرژی اجسام ناشر خودشان را به یغما می برند. بنابراین ممكن است كسی انتظار این را داشته باشد كه منظومه از اجسام جسیم سرانجام در هم فرو نشسته و به حالت سكون در آید ، زیرا انرژی آنها به وسیله امواج جاذبه ای تاراج می شود. ( این تا اندازه ای شبیه سقوط چوب پنبه ای به درون آب است یعنی : در ابتدا مدتی بر روی سطح آب پایین و بالا می رود ولی سرانجام پس از اینكه چین خوردگی های سطح آب انرژی انرا چپاول كردند بی رمق وناتوان بر روی سطح آب ساكن می شود ).مثلا حركت زمین در مدار خود به دور خورشید مولد امواج جاذبه ای است و اثر از بین رفتن انرژی آن سبب تغییر مدار حركت زمین می شود به قسمی كه این مدار به تدریج به خورشید نزدیك تر و نزدیك تر شده و سرانجام به آن تصادم كرده و به حالت سكون در می آید شدت افت انرژی برای خورشید و زمین بسیار كم و به اندازه ای است كه برای كار اندازی یك نجاری برقی كافی باشد. این به معنی آن است كه تقریبا یك هزار میلیون میلیون میلیون میلیون سال به درازا می كشد تا زمین در مسیری حلزونی به خورشید به پیوندد. بنابراین موجبی آنی برای نگرانی موجود نیست. تغییر مدار زمین بسیار به كندی انجام می گیرد و قابل مشاهده نیست لیكن همین اثر در چند سال گذشته در مورد منظومه ای موسوم به PSR1913 16 در حال وقوع بوده است. این منظومه دارای دو ستاره نوترونی است كه هر یك به دور دیگری می گردد و مقدار انرژی كه آنها از طریق انتشار امواج جاذبه ای از دست می دهند موجب گردش آنها در مسیر مارپیچی به سوی یكدیگر می شود.
در طول مدت در هم فرونشینی یك ستاره برای تشكیل یك سیاهچال ، حركات بسیار تندی خواهند شد و به این ترتیب شدت انرژی بر باد رفته خیلی بیشتر می شود بنابراین زمان رسیدن آن ستاره به حالت سكون طولانی نخواهد بود. حال ببینیم این مراحل پایانی شبیه چیست؟ ممكن است كسی تصور كند كه شباهت این مرحله به همه كمیت ها و كیفیت های پیچیده ستاره بستگی دارد كه در شكل گرفتن سیاهچال دخالت داشته اند یعنی نه تنها به جرم و سرعت دوران ستاره بلكه همچنین به چگالی های مختلف اجزاء گوناگون آن و حركت های پیچیده گازهای درون ستاره وابسته می باشد. و اگر سیاهچال ها هم به گوناگونی همان اجسامی بودند كه با در همفرونشینی خود آنها را تشكیل داده اند آنگاه هر گونه پیشگویی درباره سیاهچال ها به طور كلی شاید دشوار باشد.
با اینهمه در سال 1967 دانشمندی كانادایی بنام ورنراسرائیل در مطالعه و بررسی سیاهچال ها انقلابی پدید آورد . او نشان داد كه بر طبق نظریه نسبیت عام سیاهچالهای غیر دوار باید خیلی ساده باشند. شكل این نوع سیاه چال ها باید كاملا كره بوده و ابعادشان بستگی به جرمشان داشته و هر زوج از آنها كه جرمشان با هم برابر باشد یكسان می باشند.در حقیقت می توان این سیاه چالها را با راه حل ویژه ای از معادلات انیشتن كه از سال 1917 معروفیت یافته اند توجیه كرد. این راه حل ، كوتاه زمانی پس از عرضه نظریه نسبیت عام ، به وسیله كارل شوارتزشیلد كشف شد. در آغاز افراد بسیاری از جمله خود اسرائیل معتقد بودند كه چون سیاه چالها باید كاملا كروی باشند پس سیاه چالها فقط می توانند از در همفرونشینی یك جسم كاملا كروی تشكیل شوند. بنابراین هر ستاره حقیقی كه هرگز نمی تواند كره كاملی باشد – تنها می تواند درشكل یك تكینگی عریان در همفرونشیند.
با اینهمه ، تاویل متفارتی از دستاورد اسرائیل وجود داشت كه مورد حمایت راجرپنروز بویژه جان ویلر قرار گرفت. آنان بر این باور بودند كه حركات سریعی كه مستلزم در همفرونشینی یك ستاره می باشند به معنای این است كه امواج جاذبه ای كه این ستاره منتشر می كند كرویت آنرا به طور مستمر افزایش می دهند و زمانی كه آن ستاره به حالت سكون برسد كرویتی كامل خواهد داشت. برطبق این نظر هر ستاره غیر دواری با وجود شكل پیچیده و ساختار درونی غامض خود پس از همفرونشینی جاذبه ای به سیاهچال كاملا كروی تبدیل می شود كه اندازه اش تنها به جرمش بستگی دارد. محاسبات بعدی موید این نظر بودند و به طور كلی مورد پذیرش قرار گرفت.
دستاورد ورنر اسرائیل سیاهچالهایی را در بر می گرفت كه فقط از اجسام غیر دوار شكل گرفته بودند.یكی از شهروندان زلاندنو به نام روی كرا در سلا 1963 موفق به كشف مجموعه ای از راه حلهای معادلات نسبیت عام شد كه سیاهچالهای دوار را تشریح می كردند. سیاهچالهای كری با سرعت ثابتی دوران می كنند و اندازه و شكل آنها تنها به جرم و نر دوران آنها بستگی دارد. اگر این نرخ صفر باشد آن سیاهچال كاملا مدور بوده و راه حل مربوط به آن با راه حل شوارتز شیلد یكسان است. اگر دوران مخالف صفر باشد سیاهچال از نزدیك خط استوایش به بیرون شكم می دهد ( عینا مانند شكم دادن خورشید یا زمین در نتیجه دوران به دورخودشان ) و هر چه تندتر به چرخد بیشتر شكم می دهد. به این ترتیب برای تعمیم دستاورد اسرائیل به اجسام دوار كمان بر این است كه هر جسم دواری كه برای تشكیل سیاهچالی درهم فرونشیند سرانجام به حالت سكونی كه راه حل ( كری ) آنرا تشریح كرده درمی آید.
در سال 1970 یكی از دانشجویان و همكاران پژوهشی من در دانشگاه كمبریج بنام براندون كارتر نخستین گام را درراه ایقان و اثبات چنین گمانی برداشت. او نشان دا به شرطی كه یك سیاهچال دوار و ساكنی دارای محور متقارنی نظیر محور یك فرفره چرخان باشد اندازه و شكلش فقط به جرم ونرخ دوارنش بستگی دارد. سپس در سال 1971 من ثابت كردم كه هر سیاهچال دوار ساكنی در واقع دارای چنین محور تقارنی هست. سرانجام در سال 1973 دیوید رابینسون از دانشكده پادشاهی لندن از دستاورد های كارتر و من برای اثبات صحت آن گمان بهرمند شد: یك چنین سیاهچالی در حقیقت باید پیرو راه حل كری. از این قرار یك سیاهچال پس از در همفرونشینی جاذبه ای باید به حالتی در آید كه بتواند در آن دوران كند اما نه ضربان افزون براین شكل و اندازه آن وابسته به جرم و نرخ دورانش باشد نه به جنس جسمی كه با آن در هم فرونشینی خود را آغاز كرده است.این نتیجه به این قضیه معروف شد كه : سیاهچال زلف ندارد. قضیه بی زلفی واجد اهمیت عملی بزرگی است زیرا تنوع سیاهچالها را به شدت محدود می كند بنابراین امكان ساختن مدل های اجسامی كه ممكن است شامل سیاهچال های باشند میسر می شود و مقایسه پیشگویی های این مدل ها با مشاهدات انجام پذیر میشود. این قضیه همچنین گویایی آن است كه هنگامی كه سیاهچالی شكل گرفت باید مقادیر بسیار زیادی اطلاعات مربوط به جسمی را كه در همفرونشسته است از دست داده زیرا پس از آن تمام چیز های قابل اندازه گیری آن جسم شاید جرم و سرعت دوران آن باشد كه مراد از آن را در بخش بعدی كتاب خواهیم دید.
سیاهچالها در تاریخ علم یكی از موارد بسیار نادری هستند كه در آن یك نظریه ای همانند یك مدل ریاضیاتی پیش از وجود هر گونه و مدرك مشاهداتی كه دال بر صحت آن باشد با طول و تفسیر زیاد بسط و گسترش یافت. و در حقیقت همین به عنوان دلیلی اصلی مورد استفاده مخالفان وجود سیاهچالها قرار گرفت كه می گفتند: چگونه ممكن است كسی به اجسامی معتقد باشد كه تنها سند وجودی آنها بر اساس محاسبات نظریه تردد آمیز و پرسش بر انگیز نسبیت عام استوار باشد؟ با این وصف ، مارتن اشمیت ستاره شناس رصدخانه پالومر كالیفرنیا در سال 1963 سرخ گرایی یك جسم شبه ستاره تیره رنگ را در راستای منبع انواج رادیوی موسم به 3C273 اندازه گرفت. او كشف كرد كه این سرخ گرایی از نوع گرانشی باشد آنگه آن شبه ستاره باید به اندازه ای تنومند و بقدری به ما نزدیك باشد كه موجب اختلال در مدارات سیارات منظومه شمسی گردد اما این قضیه در عوض به ما چنین می فهمانید كه سبب این سرخ گرایی انبساط عالم هستی است كه آن هم به نوبه خود اشاره بر این داشت كه چنین جسمی باید در فاصله بسیار دوری قرارداشته وبرای این كه از این فاصله بعید قابل دید باشد بایستی بسیار درخشان و فروزان بوده و به عبارت دیگر در حال انتشار مقدار عظیمی انرژی باشد. به نظر می آمد كه تنها مكانیسمی كه مردم می توانستند در مورد منبع و علت تولید چنین انرژی بزرگی به آن به اندیشند نه فقط در هم فرونشینی یك ستاره بلكه در هم فرونشینی كل ناحیه مركزی كهكشان باشد. تعداد اجسام دیگر موسوم به كوازار كشف شدند كه همه آنها به مقدار زیاد سرخ گرا بودند لیكن همگی به اندازه ای از ما دور هستند كه مشاهده آنها برای فراهم كردن مدركی قاطع از سیاهچال ها بسیار دشوار است . دل گرمی دیگری كه برای یافتن اثر از سیاهچال ها حاصل شد از طریق اكتشافی در اجرام آسمانی بود كه ناشر ضربان های منظمی از امواج رادیوی بودند و كاشف آن یك دانشجوی تحقیقاتی كمبریج بنام جاسلیمبل بود كه در سال 1967 یافته خود را عرضه كرد. بل و سرپرست او به نام انتونی هیوایش در آغاز خیال می كردند كه شاید با تمدنی بیگانه در كهكشان تماس گرفته اند به یاد دارم كه در سمیناری كه آنها یافته خود را اعلام كردند نام نخستین منابع چهار گانه ای راكه كشف كرده بودند ( LGH1_4 ) گذشته بودند ( مخفف آدم كوچولو های سبز می باشد ) با این وصف درپایان این سمینار ، هم ایشان و هم دیگران به این نتیجه كمتر خیالی رسیدند كه این اجسام كه به آنها نام ستاره های طپنده داده شده بود در حقیقت ستاره های نوترنی دواری هستند كه به دلیل فعل و انفعالی پیچیده بین میدان مغناطیسی خودشان و مواد پیرامونشان در حال انتشار امواج رادیوی می باشند.این دستاورد برای نویسندگان وسترن های فضایی ، خبر بدی بود ولی برای تعداد اندكی از ما كه در آن زمان به سیاهچال ها معتقد بودیم مژده ای امیدوار كننده بود یعنی : آن نخستین شاهد مثبت از ستاره های نوترونی بود یك ستاره با شعاعی در حدود 16 كیلومتر است یعنی فقط جند برابر شعاع بحرانی كه به ازاء آن ستاره ای تبدیل به یك سیاهچال می شود اگر ستاره ای بتواند تا به این حد كوچكی درهم فرونشیند توقع اینكه ستارگان دیگری هم بتوانند حتی تا اندازه ای كوچكتری در هم فرو نشسته و به سیاه چال تبدیل شوند غیر منطقی نخواهد بود.
ما چگونه می توانیم به آشكار ساختن سیاه چالی امیدوار باشیم كه همان گونه مه از نامش پیدا ست هیچ نوری از آن ساطع نمی شود؟ این تا اندازه ای شبیه جستجوی گربه سیاهی درذغالدونی است. اما راهی بر ای آن وجود دارد. همانطور كه جان میچل در سال 1783 در رساله راهگشای خود خاطر نشان ساخت یك سیاه چال هنوز هم به اجسام مجاور خود یك نیرو جاذبه وارد می كند. ستاره شناسان، منظومه های بسیاری را مشاهده كرده اند كه در آنها دو ستاره به دور یكدیگر گردش می كنند و با نیروی جاذبه به سوری یكدیگر كشیده می شوند، آنان همچنین منظومه های را دیده اند كه در آنها تنها یك ستاره مرئی در حول یك همبازی نامرئی گردش می كند. بدیهی است كه كسی نمی تواند فی الفور داوری كند كه آن همبازی یك سیاه چال استزیرا شاید: آن صرفا ییك ستاره خیلی كم نوری باشد كه به دیده در نیاید. با اینهمه برخی از این منظومه ها مانند منظومه معروف به صروت فلكی غرنوق نیز منیع سرشاری از اشعه ایكس هستند بهترین توضیح برای این پدیده این است كه بگوییم ماده درون این ستاره نامریی از سطح آن به بیزون فوران كرده است و هنگامی كه این ماده بدنبال همبازی نامریی خود می افتد حركتی مارپیچی پدیدار كرده ( تا اندازه ای شبیه جهش آب از یك آبپاش یا فواره ) و بسیار داغ و سوزان شده و شروع به انتشار اشعه ایكس می كند.برای این كه چنین مكانیسمی به تحقق بپیوندد آن جسن نامریی باید همانند یك كوازار یا شبه ستاره نوترونی یا یك سیاهچال كوچك باشد.كمترین جرم این جسم ناپیدا را می توان به وسیله مدار مشهود آن ستاره مرئی تعیین كرد.این جرم در مورد صورت فلكی غرنوق تقریبا 6 برابر خورشید می باشد كه بر طبق دستاورد چاندراسخار برای جسمی نامرئی كه به صورت كوازار باشد این مقدار بسیار زیاد به نظر می رسد و نیز برای ستاره نوتذونی جرمی عظیمی به شمار می رودبنابراین این جسم پرده نشین باید یك سیاهچال باشد.
برای توضیح صورت فلكی غرنوق مدلهای دیگری وجود دارند كه سیاهچال ها را در بر نمی گیرند لكن همگی تا اندازه ای بلا تشبیه می باشند ، به نظر می رسد كه یك سیاهچال باید تنها توضیح طبیعی و راستین در این مشاهدات باشد. با وجود این من با انیسیتو تكنولوژی كیپ تورنه كالیفرنیا شرط بسته ام كه صورت فلكی غرنوق شامل سیاهچالی نباشد! این نوع خط مشس به منزله بیمه ای برای من است . من كارهای بسیاری بر روی سیاهچال ها انجام داده ام كه اگر معلوم شود سیاهچالی وجود ندارد همه زحمات من برباد خواهد رفت ولی در آن صورت تنها مایه دلداری من ارمغانی است كه از برنده شدن در این شرط بندی عایدم می شود یعنی دریافت چهار سال مجله Private Eye . اما اگر وجود سیاه چالی محقق شود سازمان كیپ برنده یكسال مجله Pent House خواهد شد. وقتی كه ما در سال 1975 این شرط را می بستیم تا هشتاد در صد یقین داشتیم كه صورت فلكی غرنوق یك سیاه چال است و در حال حاضر باید بگوییم كه یقین ما به نود و پنج درصد رسیده است لیكن آن شرط هنوز باقی و بر قرار است.
ما اكنون هم مداركی برای سیاه چالهای متعدد ی در منظومه های نظیر صورت فلكی غرنوق داریم كه در كهكشان خودمان و در دو كهكشان همسایه ما ( ابر های ماژلان ) وجود دارند، با این حال تعداد سیاهچال ها تقریبا به طور یقین باید خیلی بیشتر از اینها باشد ، در طول تاریخ دور و دراز كیهان باید سوخت هسته ای بسیاری از ستارگان به پایان رسیده باشد و گرفتار در همفرونشینی شده باشند. حتی تعداد سیاهچالهاباید افزونتر از ستارگان مرئی باشد كه تعدادشان فقط در كهكشان ما تقریبا بالغ بر صد هزار میلیون است. نیروی جاذبه خارق العاده چنین تعداد عطیمی از سیاهچال ها می تواند گویای این باشد كه چرا كهكشان ما با چنین سرعتی كه اكنون دارد دوران می كند؟ زیرا جرم ستارگان مرئی موجود در كهكشان ما برای محاسبه چنین سرعتی به تنهایی كافی نیست. ما همچنین دارای شواهد و مداركی چند می باشیم مشعر بر اینكه سیاه چالی با جرم خیلی بیشتری در مركز كهكشان ما وجود دارد كه جرم آن در حدود یك صد هزار برابر جرم خورشید است. ستارگان موجود در این كهكشان كه زیاد به این سیاهچال نزدیك می شوند در نتیجه اختلاف حاصل در نیروهای جاذبه ای در دو سمت دور و نزدیكشان از هم دریده خواهند شد وبقایای آنها و گازی كه از ستارگان دیگر متصاعد می شود به سوی این سیاهچال كشیده شد و همانند صورت فلكی غرنوق این گاز ها با هم در مسیری مارپیچی چرخزنان به درون آن فرو خواهند رفت و در این ضمن گرم هم می شوند ولی نه به درجه ای كه در آن مورد گرم می شدند یعنی به آن اندازه گرم نمی شوند كه بتوانند اشعه ایكس از خود منتشر سازند لیكن گرمای آن به حدی می رسد كه بتوانند برای همین منبع متراكم امواج رادیویی و پرتو های فرو تر از سرخی كه از مركز كهكشانها صدار می شوند پاسخی فراهم سازند.
گمان می رود سیاهچال های مشابه ولی بزرگتری با جرمهایی نزدیك به یكصد میلیون برابر خورشید وجود داشته باشند كه درمراكز كوازار ها قرار دارند. ماده ای كه درون چنین سیاهچال مافوق سنگینی فرو می افتد یگانه منبع پر قدرتی را بوجود می آورد كه بتواند آن مقادیر عظیمه انرژی را كه این اجسام در حال انتشار آنها هستند تبیین و تشریح كند ، به محض آنكه ماده به درون سیاهچال تنوره می كشد آنرا در همان جهتی بدوران در آورد كه موجب پیدایش یك میدان مغناطیسی شود كه تا اندازه ای شبیه میدان مغناطیسی زمین است. ماده ساقطه در این سیاهچال در نزدیكی آن ذراتی بسیار پر انرژی تولید خواهند كرد و كیدان آهن ربایی حاصله به اندازه ای توانمند است كه می تواند این ذرات را به صورت افشانه هایی در آورد كه از دو انتهای محور دوران یعنی در امتداد قطبهای شمال و جنوب سیاهچال به بیرون فوران كنند چنین افشانه ای در تعدادی از كهكشانها و كوازار ها واقعا مشاهده شده اند.
همچنین می توان سیاه چال هایی رامشاهده كرد كه جرمی بسیار كمتر از جرم خورشید دارند چنین سیاهچالهای نمی توانند از طریق در همفرونشینی جاذبه ای شكل گرفته باشند زیرا جرم آنها پایین تر از حد جرمی چاندراسخار است و ستارگانی با این جرم كم حتی با پایان رسیدن سوخت هسته ایشان نم می توانند در برابر نیروی جاذبه ای حافظ خود باشند. تشكیل سیاهچالهای كم جرم فقط در صورتی امكان پذیر است كه ماده آنها تحت فشار های بسیاز زیاد تا رسیدن به چگالی های فوق العاده بالا در هم فشرده شوند چنین فشار هایی در بمب های هیدروژنی خیلی حادث می شود و : جان ویلر فیزیكدان معروف یك بار حساب كرده بود كه اگر كسی تمام آب های سنگین اوقیانوس های روی زمین را گردآوری كند آنگاه می تواند از آنها بمب هیدروژنی بسازد كه فشار حاصل از انفجار آن بقسمی ماده را به مركزش فشار دهد كه تبدیل به سیاهچال شود. امكان عملی تر آنست كه یك چنین سیاهچالهای كم جرمی ممكن است در همان اوایل آفرینش كیهان كه بر آن درجه حرارت و فشار زیادی حاكم بوده است تشكیل شده باشند سیاهچالها فقط در صورتی می توانند تشكیل شده باشند كه كیهان در اوایل بوجود آمدنش كاملا هموار و یكنواخت نبوده باشد زیرا فقط در صورتی كه ناحیه كوچكی از آن چگالی از حد میانگین باشد می تواند با این شیوه در هم فشرده شود تا به تشكیل سیاهچالی بینجامد فقط ما می دانیم كه درآن ازمنه باید بی نظمی هایی وجود می داشته است زیرا در غیر این صورت ماده موجود در عالم خلقت باید هنوز هم بجای اینكه در ستاره ها و كهكشانها بروی هم تل انبار شده باشدبكونه ای یكنواخت در سراسر عالم پخش شده باشد.
الزامی بودن وجود این ناهمگونی ها به عنوان خمیر مایه ای برای تشكیل سیاهچالها رهنمون این نكته است كه تشكیل سیاهچال های ابتدایی بطور وضوح بستگی به جزییات شرایط و اوضاع و احوال اوایل كیهان دارد. به این ترتیب اگر ما بتوانیم تعیین كنیم كه هم اكنون چند سیاهچال ابتدایی وجود دارد آنگاه می توانیم طلاعات بسیاری از همان مراحل اولیه كیهان فراگیریم. ساه چال های ابتدایی را كه دارای جرمی بیشتر از یك هزار میلیون تن باشند ( یعنی برابر با جرم یك كوه بزرگ ) می توان فقط از طریق اثر جاذبه ای آنها بر دیگران برماده مرئی یا انبساط جهان به شناسایی در آورد .
تا سال 2009م حدود300میلیون كهكشان برای بررسی تاریخچه جهان ودرك بهتر انرژی تاریك مورد مطالعه قرار خواهد گرفت .
در این بررسی قصد برآن است كه بر روی نیروی اسرارآمیزی كه باعث ایجاد شتاب مثبت عالم شده است، تحقیق انجام شود .این 300 میلیون كهكشان حدود دو سوم كل عالم را تشكیل می دهند. این پروژه ، DES مطالعه انرژی تاریك نام گرفته است .
بنابر فیزیك نظری ، انرژی تاریك حدود p عالم را پر كرده است . انرژی تاریك، بعبارتی ظهور مجدد ثابت كیهان شناسی در معادلات اینشتین است . دكتر واین هو ، استاد نجوم واخترفیزیك، می گوید:« وجود شتاب مثبت این ضرورت را ایجاد می كند كه گرانش به صورت دافعه عمل كند . اما این قابل قبول نیست . برای حل مشكل باید به سراغ فیزیك بنیادی رفت .»
DES پروژه مشترك دانشگاه های شیكاگو،كینگدام ،بركلیو آزمایشگاه های شتاب دهنده فرمی ، لارنس بركلی و سروتولو با بوجه ای بالغ بر 20 میلیون دلار می باشد . این پروژه یك دوربین 520 پیكسلی بر روی تلسكوپ 4متری بلانكو، واقع در شیلی، نصب كرده است . این بزرگترین دوربین اپتیكال در سراسر دنیا می باشد كه 10 مرتبه دوربین های دیگر از آسمان عكس برداری می كند .
دكتر فریمن می گوید : «اولین مرحله كار، شمارش خوشه های كهكشانی است » .با استفاده از تلسكوپ رادیویی SPT،در قطب جنوب ،خوشه های كهكشانی كه اشعه های كیهانی را از شكل معمول شان خارج می كنند ، آشكار می شوند. روش دوم ، اندازه گیری مقیاس كیهانی با استفاده از عدسی های گرانشی است . اگر مقدار دقیق جرم و فاصله این خوشه ها بطور دقیق مشخص شود ، درصد دقیق انرژی تاریك نیز مشخص می شود.
Image right: In this artist’s portrayal of the IC 10 X-1 system, the black hole lies at the upper left and its companion star is on the right. The two objects orbit around a center of gravity once every 34.4 hours. The stellar companion is a type known as a Wolf-Rayet star. Such stars are highly evolved and destined to explode as supernovae. The black hole companion is shedding its outer envelope in a powerful wind, and some of this gas is captured by the black hole’s powerful gravity. Click for high resolution (1.2 Mb) JPG Credit: Aurore Simonnet/Sonoma State University/NASA.
But in the case of black holes that form when their parent stars explode as a supernova, a record established less than two weeks ago has just been shattered. Black holes are objects with such strong gravity that nothing, not even light, can escape their grasp.
On October 17, astronomers using NASA’s Chandra X-ray Observatory announced that a black hole in the galaxy M33 contains 16 times the mass of the Sun. For two weeks it was the heaviest known black hole of its type. Such black holes are known as "stellar-mass" black holes, because they have masses typical of stars.
But in a paper to be published on November 1, another team is announcing a stellar-mass black hole with at least 24 times the mass of the Sun, and perhaps as many as 33 solar masses.
The team, led by Andrea Prestwich of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Mass., used both Chandra and NASA’s Swift satellite to make its discovery.
Image left: The galaxy IC 10 is an irregular dwarf galaxy about 1.8 million light-years from Earth. Click for high resolution (1.1 Mb) JPG Credit: Adam Block/NOAO/AURA/NSF.
Prestwich is quick to point out that breaking a record is not nearly as important to scientists as learning something new about how black holes form. "We now know that black holes that form from dying stars can be much larger than we had realized," she says. The black hole resides in a small, irregular-shaped galaxy known as IC 10, which is a relatively nearby galaxy 1.8 million light-years from Earth. The black hole is accompanied by a companion star in its journey through space. The two stars orbit around each other. The companion star is blowing off large amounts of gas in a gusty wind, and some of this gas is trapped by the black hole’s powerful gravity. This material is destined to fall into the black hole and disappear from the universe, but as it spirals into the black hole, it heats up and radiates X-rays.
Using Chanda, Prestwich and her colleagues noticed that the system normally emits a lot of X-rays, but every so often, the X-rays disappear. To find out what was happening, she targeted this system with Swift and looked at it over the course of about 10 days in late November 2006. The team found that the X-rays periodically cut off. As the two objects orbit each other, the companion star periodically passes in front of the black hole as seen from Earth, and blocks the X-rays. This is just like the Moon passing in front of the Sun and blocking its light, an event known as an eclipse.
The Swift observations, as well as observations from the Gemini Telescope in Hawaii, told Prestwich and her group how fast the two stars go around each other, This information allowed the team to measure the mass of the black hole. When taking into account the various uncertainties, they determined the black hole has at least 24 times the Sun’s mass, and perhaps as many as 33. Even at the lower end of 24 solar masses, the IC 10 black hole is considerably heavier than the 16-solar-mass black hole in M33.
The discovery raises the obvious question of how this black hole got to be so big. Calculations performed on computers suggest that even the most massive stars in our Milky Way Galaxy leave behind black holes with no more than 15 or 20 solar masses. Even if these stars begin their lives with 100 solar masses, they blow off almost all of their mass in winds and in the supernova explosions that end their lives.
But the black hole in IC 10 probably formed from a star with a different chemical composition than the stars that currently reside in our Milky Way. Specifically, the parent star probably had a very low fraction of elements heavier than hydrogen and helium, the two lightest elements on the Periodic Table. Computer calculations show that such stars will blow off less gas in winds before they explode, so they can leave behind heavier black holes.
Prestwich’s colleague Roy Kilgard of Wesleyan University in Middletown, Conn., points out that massive stars in our galaxy today are probably not producing very heavy stellar-mass black holes. But, he adds, "There could be millions of heavy stellar-mass black holes lurking out there that were produced early in the Milky Way’s history, before it had a chance to build up heavy elements."
Even though the IC 10 black hole breaks the record for largest stellar-mass black hole, it’s puny compared to black holes in the centers of large galaxies. These monsters formed early in the universe’s history by a mechanism that remains unknown. They contain millions or even billions of times the mass of our Sun, and are thus known as "supermassive" black holes.
Spitzer Finds Evidence for Planets with Four Parents
07.24.07
How many stars does it take to "raise" a planet? In our own solar system, it took only one -- our sun. However, new research from NASA's Spitzer Space Telescope shows that planets might be forming in systems with as many as four stars.
This artist's concept illustrates one such quadruple-star system, called HD 98800. The system is still relatively young, at 10 million years old. One of its two pairs of stars is known to be circled by a dusty disk, which contains materials that are thought to clump together to form planets. When Spitzer set its infrared gaze on the disk, it detected gaps. How did the gaps get there? One possible answer is that planets are growing in size and carving out lanes in the dust.
Spitzer found two gaps in the disk. The inner gap is about as far away from its central stars as Mars and the asteroid belt are from our sun. The outer gap is about as far away from its central stars as Jupiter is from the sun.
HD 98800 is located 150 light-years away in the constellation TW Hydrae.
بنابه نظریه انفجار بزرگ ، گسترش جهان از یك انفجار آتشین آغاز شده و تا امروز ادامه یافته است و احتمال دارد این گسترش تا بینهایت ادامه داشته باشد. ولی ما یقینا میخواهیم بدانیم پیش از این انفجار اولیه وضع از چه قرار بوده است. اما برای فهمیدن این موضوع باید از دیوار زمان صفر عبور كنیم. نه تنها در عرصه فیزیك ، بلكه حتی در عرصه منطق نیز دشواریهای زیادی در این سیر وجود دارد.
ما نمیتوانیم تاریخ كائنات را از زمان صفر یعنی درست لحظه آفرینش فضا و زمان آغاز كنیم ولی قادریم آن را از لحظههای بسیار كوتاه و غیر قابل تصور یعنی 43- ^10 ثانیه پس از انفجار بزرگ آغاز كنیم. قوانین بنیادی فیزیك توانستهاند از امروز تا آن لحظه كه كائنات بسیار بسیار كوچك ، داغ و غلیظ بوده ، استواری خود را حفظ كنند.
خصوصیات كائنات در زمان صفر
در 43- ^10 ثانیه پس از انفجار بزرگ ، كائنات بیش از 35 - ^ 10 متر قطر نداشته و ده میلیون میلیارد میلیارد بار كوچكتر از یك اتم هیدروژن بوده است. در این زمان عالم چنان جوان است كه نور نمیتواند به دورها سفر كند و افق كیهانی كه كائنات قابل دید را در بر میگیرد، بسیار نزدیك است. در این زمان حرارت به 32 ^ 10 كلوین میرسد. كائنات بسیار غلیظ و فشرده (96 ^ 10 برابر غلظت آب) و انرژی آن غیر قابل اندازه گیری است. چنانچه اگر بخواهیم چنین نیرویی تولید كنیم باید دستگاههای تسریع كننده ذرات اولیهای بسازیم كه چندین سال نوری قطر داشته باشند.
زمان صفر یا زمان پلانك
در 43- ^10 ثانیه پس از انفجار ، كائنات چنان فشرده و غلظت چنان انباشته است كه نیروی جاذبه ، كه در حالت معمولی در مقیاس میكروسكوپی قابل اغماض است، مانند نیروها از قبیل نیروهای هستهای قوی و ضعیف نیروی الكترومغناطیسی ، بسیار قوی میباشد. ولی ما نمیتوانیم رفتار و مشخصات اتمها و نور را در جاذبه بسیار قوی دریابیم. این مساله نخستین بار در آغاز قرن حاضر توسط "ماكس پلانك" مطرح شد. به همین دلیل زمان 43- ^10 ثانیه را "زمان پلانك" میگویند. كه در آن فیزیك از توضیح عاجز میشود و مرز آگاهیها به نهایت میرسد.
جاذبه سد زمان صفر
برای پشت سر گذاشتن زمان پلانك به نظریهای كوانتیك از جاذبه نیاز است كه در آن قوه جاذبه بتواند با سایر نیروها متحد شود. فیزیكدانان در تلاشند تا یك نظریه جامع طبیعت بیابند كه در آن چهار نیروی حاكم بر جهان بصورت یك نیروی واحد عمل كنند. و تا كنون موفق شدهاند شرایط گرد آمدن نیروهای هستهای قوی و ضعیف و نیروی الكترومغناطیسی را بدست آورند. ولی نیروی جاذبه همچنان با اتحاد با این نیروها مخالفت میكند. این نیرو كه بر دنیای بینهایت بزرگها حاكم است از هر گونه اتحاد با دنیای بینهایت خردها سرباز می زند.
پیوند و اتحاد مكانیك كوانتومی با نسبیت در حال حاضر همچنان سدی غیر قابل عبور است و حتی اینشتین كه در سی سال آخر عمر خود ، سر سختانه در این زمینه به كار پرداخت، نتوانست از این سد بگذرد. تا وقتی مقاومت و استقامت جاذبه شكسته نشود، فراتر از زمان پلانك را در یافتن ، كاری غیر ممكن است. این زمان مرز و حد نهایی آگاهی و شناخت ما است. در پشت دیوار پلانك واقعیتی هنوز دست نیافتنی پنهان است كه در آن جفت فضا ـ زمان كائنات چهار بعدی ما میتواند كاملا متفاوت باشد با دیگر وجود نداشته باشد.
پشت دیوار پلانك
فیزیكدانهایی كه شكافهای كوتاه و گذرایی در پشت دیوار پلانك وارد كردهاند، میگویند كه با كائنات پرآشوبی كه ده یا حتی بیست و شش بعد دارد، برخورد كردهاند، كه در آن قوه جاذبه چنان قوی است كه فضا را به كلی دگرگون كرده است و در آن ، فضا ، تحت تاثیر جاذبه به تعداد بیشماری سوراخ سیاه میكروسكوپیك تبدیل شده است كه گذشته ، حال و آینده و حتی زمان در آن معنا ندارد. هر كدام از این سوراخها صد میلیارد میلیارد بار كوچكتر از یك پروتون هستند، كه با حرارت 32 ^10 كلوین در فاصله 43- ^10 ثانیه تبخیر میشوند، ناپدید میشوند و دوباره ظاهر میشوند.
زمان مرجع
سالها كوشش و مطالعه طاقت فرسا لازم است تا دیوار پلانك سوراخ شود و تا رسیدن به آن روز ما باید "زمان پلانك" را به منزله "زمان صفر" بپذیریم. بنابرین ، وقتی از مبدا و آغاز خلقت كائنات گفتگو میكنیم، زمان مرجع ما زمان پلانك خواهد بود.
ستاره شناسان یك "نقشه جرمی" از یكی از عظیم ترین ساختمان های موجود در كیهان تهیه كرده اند كه نشان می دهد جهان چیزی بس فراتر از ستارگان تابناك و سحاب های آسمانی است.
این شی یك خوشه دورافتاده از كهكشان های حاوی "ماده تاریك" است. "ماده تاریك" یك عنصر ناشناخته و نامرئی است كه بخش اعظم جرم جهان را تشكیل می دهد.
این نقشه نشان می دهد كه توزیع ماده تاریك در كیهان عمدتا همانند نحوه توزیع ستارگان و سحاب های آسمانی است.
پژوهشگران بر این باورند كه این نقشه به درك بهتر این ماده مرموز كمك خواهد كرد، با این حال بعید است به شناسایی ماهیت واقعی آن یاری برساند.
خوشه های كهكشانی پایدارترین و عظیم ترین منظومه ها در كیهان هستند. این خوشه ها نه تنها حاوی ستارگان، گازها و غبار بلكه همچنین شامل پدیده ناشناخته دیگری هستند كه ستاره شناسان از ماهیت آن خبر ندارند.
آنها وجود این "ماده تاریك" یا جرم نامرئی را از تاثیر نیروی جاذبه آن بر حركات ستارگان و كهكشان ها استنباط می كنند، اما چون هرگز آن را ندیده اند نمی دانند چگونه چیزی است.
ماده تاریك حدود 80 تا 85 درصد جرم جهان را تشكیل می دهد. بسیاری از اشیایی آسمانی از جمله ستارگانی كه عمرشان به پایان رسیده تا مجموعه ای از ذرات زیر مجموعه اتم ها به عضویت در این بعد از كیهان مظنون هستند.
یك گروه از اخترشناسان بین المللی با استفاده از تلسكوپ هابل در تلاشی برای پی بردن به نحوه توزیع این ماده تاریك به تهیه یك نقشه منحصر به فرد "جرمی" از خوشه های كهكشانی پرداختند.
این نقشه به دانشمندان امكان داد نحوه توزیع ماده تاریك در مقایسه با توزیع كهكشان های موجود در این خوشه را مشاهده كنند.
محققان برای تهیه این نقشه به كهكشان های دوردست تر كه پشت این خوشه قرار داشتند نظر افكندند و مشاهده كردند كه تصویر این كهكشان ها در اثر نیروی جاذبه این خوشه از حالت طبیعی خارج می شود.
چگونگی این تغییرات اطلاعاتی درباره جرم نامرئی این خوشه در اختیار دانشمندان گذاشته است.
این پروژه طی بیش از 120 ساعت رصد انجام شد. این بیشترین زمانی است كه هابل تاكنون صرف مطالعه یك خوشه كهكشانی كرده است.
این تحقیقات به جامع ترین مطالعه درباره توزیع ماده تاریك در یك خوشه كهكشانی منجر شده است.
این نقشه چنانكه انتظار می رفت آشكار می كند كه جرم ماده تاریك با دور شدن از مركز خوشه به سرعت افت می كند.
کهشان سامبررو - در فاصله 28 میلیون سال نوری از زمین
by the Hubble telescope. The dimensions of the galaxy, officially called M104, are as
spectacular as its appearance. It has 800 billion suns and is 50,000 light years across.
آنت نبولا - مخلوطی از غبار کیهانی و گاز
an ant when observed using ground-based telescopes. The nebula lies within our
galaxy between 3,000 and 6,000 light years from Earth.
سومین بخش نبولا که اسکیمو نامیده می شود، زیرا شبیه صورت است.
surrounded by a furry hood. The hood is, in fact, a ring of comet-shaped objects
flying away from a dying star. Eskimo is 5,000 light years from Earth.
look because the winds that shape it are weaker at the centre.
length (the equivalent of 23 million return trips to the Moon).
described as 'a bubbly ocean of hydrogen and small amounts of oxygen, sulphur
and other elements'.
It is a halo of light around a star in the Milky Way.
merging galaxies called NGC 2207 and IC 2163 in the distant Canis Major constellation.
Genesis 1:1: "In the beginning God created the heavens and the earth."
کرمچاله
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
![قیاسی با یک کرمچاله در فضای دو بعدی خمیده (نمودار غوطه وری را ببینید [1])](http://fa.wikipedia.org/wiki/تصویر:Worm3.jpg)
هندسه یک کرمچاله
یك سال بعد از ارائه نظریه نسبیت عام توسط آلبرت اینشتین ،سال 1916م فلام متوجه شد كه ازحل شوارتزشیلد معادلات اینشتین میتوا ن جواب كرمچاله ای بدست آورد . این نوع كرمچاله ،«كرمچاله شوارتزشیلد » نامیده شد .
كرمچاله ها ساختارهای فضازمانی پل مانندی هستند كه دو ناحیه مجزا از یك فضا زمان یا دوفضا زمان مجزا را به یكدیگر وصل می كنند . كرمچاله ها باعث كوتاه شدن مسافت و زمان لازم برای رسیدن از یك نقطه به نقطه دیگر می شوند .در دهه 1930م اینشتین و روزن با استفاده از غوطه وركردن متریك شوارتزشیلد در فضای استوانه ای ، معادله غوطه وری یك كرمچاله گذر ناپذیر وغیر ایستا موسوم به « پل اینشتین - روزن » را بدست آوردند .
یكی از جنبه های جالب كرمچاله ها ، استفاده از آنها برای انجام سفر در فضازمان است . می دانیم كه فاصله زمین تا نزدیك ترین ستاره غیر از خورشید ، حدود 4سال نوری می باشد . یعنی نور با سرعت 300 هزار كیلومتر بر ثانیه حدود 4 سال طول می كشد تا به این ستاره برسد . حال ما با تكنولوژی امروزه ممكن است بیش از یك میلیون و سیصد هزار سال طول زمان نیاز داشته باشیم تا به این ستاره برویم كه برای انسان امر غیر ممكنی است . بنظر می رسدكه با فرض وجود كرمچاله ، می توان از یك طرف وارد آن شد و تقریبا بلافاصله پس از خروج از طرف دیگر ، در ناحیه ای دوردست از جهان سردرآورد . در این طرح امكان سردرآوردن از جهانی دیگر نیز وجود دارد .
بعضی افراد به اشتباه سیاهچاله ها را به عنوان ابزارهایی برای مسافرت های فضایی می شناسند . اما باید بدانیم كه سیاهچاله ها دارای افق هستند و وقتی جسمی ، حتی نور ، وارد آنها شد ، علاوه بر نابودی ، امكان خروج برایش وجود ندارد . امم برخی از كرمچاله ها این امكان را به ما می دهند كه بدون صدمه دیدن از آنها عبور كنیم .
در این مقاله ضمن آشنایی با این ساختارها ، امكان عبور از آنها را نیز بررسی می كنیم .
هندسه یك كرمچاله :
یك كرمچاله در صورت وجود ، خود بخشی از فضازمان چهار بعدی عالم می باشد . همانطور كه می دانید اینشتین در سال 1905 م ثابت كرد كه جهان تنها از سه بعد فضایی تشكیل نشده و زمان صرفآ یك پارامتر در حال تغییر نیست . بلكه زمان خود نیز به عنوان بعد چهارم عالم به حساب می آید . در این فضازمان چهار بعدی ، كرمچاله ها می توانند سوراخی به جهانی دیگر یا ناحیه ای دیگر از همین جهان باشند . پس باید در نظر داشته باشیم كه این اجسام چهاربعدی هستند و ما تنها برای ساده سازی آنها را به صورت دو بعدی نشان می دهیم .
به عنوان مثالی ساده ، یك صفحه كاغذ تخت را در نظر بگیرید كه از چهار طرف تا فواصل بسیار دور گسترده شده باشد . هر دو طرف صفحه كه آنها را « رو » و « زیر » صفحه می نامیم ، بطور مستقل یك فضای دوبعدی راتشكیل می دهند كه می توانیم آن را یك جهان دوبعدی فرض كنیم . ساكنان این جهانها خود موجودات دو بعدی هستند . واضح است كه این دو جهان هیچ ارتباطی با هم ندارند و ساكنان آنها از وجود همدیگر بی خبرند .اكنون تصور كنید یك سوراخ دایره ای در این صفحه ایجاد شود . به این ترتیب دو جهان بطور پیوسته با هم ارتباط دارند . ما این حفره تونل مانند را یك كرمچاله می نامیم .
حال بیائید به جای یك سوراخ ، دو سوراخ درصفحه ایجاد كنیم . سپس لبه های این دو سوراخ را بكشیم تا به صورت دو لوله درآید وبا ادامه دادن این كار دو لوله را به هم وصل كنیم. این نیز یك كرمچاله است . با این تفاوت كه بر خلاف حالت قبلی دو ناحیه از یك جهان را به هم وصل می كند . در حالتی كه فضای ما خمیده باشد مسافرت از طریق این كرمچاله بسیار سریع تر امكان پذیر است . چون مسافت كوتاهتر است .
اگردر هر یك از دو ورق تخت موازی نیز یك سوراخ ایجادكنیم ، با كشیدن لبه های سوراخ و رساندن دو لوله ایجاد شده به هم می توانیم یك كرمچاله ایجاد كنیم كه صفحه بالایی یكی از ورق ها را به صفحه پائینی ورق دیگر وصل كند . تا اینجا تا حدودی با هندسه كرمچاله آشنا شدیم . در مقاله بعدی با ساختار یك كرمچاله آشنا خواهیم شد .
نتراود اشک در چشم تو هرگز
مگر از شوق زیاد
نرود لبخند از عمق نگاهت هرگز
و به اندازه هر روز تو عاشق باشی
عاشق ان که تو را می خواهد
و به لبخند تو از خویش رها می گردد
و تو را دوستت می دارد
به همان اندازه
که دلت می خواهد
| Design By : Night Skin |
به سراغ من اگر می آئید
پشت هیچستانم
پشت هیچستان جایی است
پشت هیچستان رگ های هوای، پر قاصدهایی است
که خبر می آرند، از گل واشده ی دورترین بوته خاک
روی شن ها هم، نقش های سم اسبان سواران ظریفی است که صبح
به سر تپه معراج شقایق رفتند
پشت هیچستان، چتر خواهش باز است
تا نسیم عطشی در بن برگی بدرد
زنگ باران به صدا می آید
آدم اینجا تنهاست
و در این تاریکی، سایه نارونی تا ابدیت جاری است
به سراغ من اگر می آئید
نرم و آهسته بیائید، مبادا که ترک بردارد
چینی نازک تنهائی من
.......
من به یک ماه می اندیشم
من به حرفی در شعر
من به یک چشمه می اندیشم
من به وهمی در خاک
و
آری
تا شقایق هست زندگی باید کرد
LinkDump
