افق رویداد سیاهچاله و قرص برافزایشی

بيگ بنگ/ جرم سياهچاله در يک نقطه در قلب سياهچاله متمرکز شده است و به وضوح قابل ديدن نيست. منظور از چاله، در اصل، محدوده‌اي از فضا در اطراف تکينگي است، جايي که جاذبه به قدري قوي است که هيچ چيز، حتي نور، که سريع‌ترين چيز در اين جهان است، نمي‌تواند از آن‌ فرار کند و همچنين جايي‌ که اتساع زمان در آن بي‌ نهايت است. بنابراين، يک سياهچاله با يک سطح تعريف شده به نام افق رويداد محدود و مرز بندي شده است، جايي‌ که نه چيزي داخل آن‌ قابل رويت است و نه چيزي از آن‌ قادر به فرار مي‌‌باشد، زيرا سرعت لازم براي فرار از اين سياهچاله بايد برابر يا بيشتر از سرعت نور باشد(چيزي که از نظر فيزيکي‌ غير ممکن است). افق رويداد شبيه به يک پوسته ي ‌يک طرفه عمل مي‌‌کند، شبيه به نقطه ي بدون بازگشتي که يک قايق زماني‌ که در يک گرداب گرفتار مي‌‌شود، تجربه مي‌‌کند.(منظور از نقطه ي بدون بازگشت، نقطه ايست که ديگر امکان حرکت برخلاف جريان گرداب وجود ندارد). يا اگر به شکل ديگري بخواهيم به آن‌ نگاه کنيم، داخل افق رويداد، فضا در حال سقوط داخل سياهچاله با سرعتي بيشتر از سرعت نور است. افق رويداد يک سياهچاله که حاصل فروپاشي ستاره اي با جرم چندين برابر خورشيد ماست، احتمالا چند کيلومتر عرض خواهد داشت. هرچند، در گذر زمان با بلعيدن غبار، سيارات، ستاره‌ها و حتي ساير سياهچاله ها، اين عرض افزايش يافته و بزرگتر مي‌‌شود. به عنوان مثال، سياهچاله واقع در مرکز کهکشان راه شيري، احتمال دارد جرمي برابر ۲۵۰۰۰۰۰ خورشيد و افق رويدادي به قطر ميليون‌ها کيلومتر داشته باشد. موادي مانند گاز، غبار و ساير بقاياي ستاره‌اي که نزديک سياهچاله مي‌‌شوند ولي‌ به داخل آن‌ کشيده نمي‌‌شوند، تشکيل نوار پهن و صافي از ماده ي در حال چرخشي را در اطراف افق رويداد مي‌‌دهند که قرص بر افزايشي(accretion disc) ناميده مي‌‌شود. هرچند، تا به حال کسي‌ سياه چاله يا حتي افق رويداد آن‌ را واقعا نديده است، ولي‌ اين قرص بر افزايشي قابل رويت است؛ زيرا ذرات در حال چرخش به خاطر گرانش قوي سياهچاله، سرعت و شتاب بسيار بالايي‌ دارند و در نتيجه گرما و پرتو‌هاي قوي ايکس و گاما آزاد مي‌‌کنند. اين قرص‌هاي بر افزايشي همچنين با نام اختروش يا کوازار هم شناخته شده هستند. اختروش ها، قديمي‌‌ترين ساختار‌هاي شناخته شده در کيهان هستند و بدون در نظر گرفتن انفجارهاي اشعه گاما، دورترين اجرامي هستند که ما ميتوانيم واقعا ببينيم. همچنين اختروش‌ها عظيم‌ترين و درخشان‌ترين اجرامي هستند که از تريليون‌ها ستاره تشکيل شده اند. در نتيجه ي اختروش، يک هاله ي روشن از ماده ي اطراف و کشيده شده به داخل سياهچاله ي چرخان مي باشد، به طوري که سياهچاله از آن تغذيه مي کند. اختروش، زماني که ماده اي در اطراف براي تغذيه باقي نمانده است، محو شده و به صورت قسمتي از سياهچاله در مي آيد. سياهچاله‌اي که نچرخد، دقيقا کروي است. اگرچه يک سياهچاله ي چرخان(که حاصل فروپاشي يک ستاره ي چرخان است) به دليل نيروي مرکزي، در قسمت خط استواييش برآمده مي‌‌شود. همچنين، يک سياهچاله ي در حال چرخش همچنين با منطقه اي از فضا- زمان احاطه شده که سکون در آن غيرممکن است و “ارگوسفر” ناميده مي شود. اين اتفاق به دليل فرآيندي به نام کشش چهارچوب روي مي‌‌دهد، به موجب اين فرايند، هر جرم در حال چرخشي، به آرامي تمايل خواهد داشت که در راستاي‌ فضا-‌زمان کشيده شود و به سرعت آن را در برگيرد. در حقيقت، فضا‌-زمان در ارگوسفر(نسبت به ساير مناطق فضا‌-زمان در اطراف آن‌) سريعتر از سرعت نور به اطراف کشيده شده است. براي اجرام ارگوسفر، اين امکان وجود دارد که بتوانند از مدار اطراف سياهچاله فرار کنند اما، همين که وارد ارگوسفر ميشوند، نميتوانند سکون و بدون تغيير باقي‌ بمانند. همچنين به دليل گرانش بسيار زياد در اطراف سياهچاله، هر شيئي در ميدان جاذبه اش نسبت به ناظرين خارج از اين ميدان، کاهشي در سرعت زمان را تجربه مي‌‌کند که با عنوان اتساع زمان گرانشي شناخته مي‌‌شود. از نظر يک ناظر که در دوردست هست، يک شئ که در حال افتادن در سياهچاله است، ابتدا سرعتش کم و سپس ناپديد مي‌‌شود، به سياهچاله نزديک مي‌‌شود ولي‌ هيچگاه کاملا به افق رويداد وارد نشده و دسترسي‌ پيدا نمي‌‌کند. نهايتا، در لحظه ي قبل از رسيدن به افق رويداد، شئ، کم نورتر و محوتر مي‌‌شود به طوري که ديگر قابل رويت نيست( همه ي اينها در اثر اتساع زماني‌ اتفاق ميفتد). منبع: physicsoftheuniverse.com با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد