سیاه چاله‌ها هیولاهای غول پیکر کیهانی هستند با گرانشی آن‌چنان قدرتمند که حتی نور هم توانایی فرار از میدان جاذبه‌ی آنها را ندارد؛ اما هر یک از این هیولاهای تاریک، شکل و رفتاری مختص به خود دارند، از سیاه چاله‌ای به کوچکی ستاره‌ای معلق در نامتناهی فضا تا غولی گرسنه که کهکشانی را بر دور خود می‌چرخاند.
در تصویر بالا برداشتی هنری از سیستم ستاره ای ۴U1630 -47 را مشاهده می کنید، که در آن ستاره ی بزرگ آبی در سمت راست و جت های فوران شده از سیاه چاله در مرکز یک دیسک به فضا پرتاب می شوند در سمت چپ قرار دارد. گرچه سیاه چاله سیستم ستاره ای ۴U1630 -47 بسیار کوچک است – چند برابر جرم خورشید ما – اما ممکن است مفاهیم و نتایج بسیار بزرگتری داشته باشد : که سیاهچاله هایی با اندازه های بزرگتر با انتشار جت های عظیم، هسته اتم های سنگین را به کیهان پرتاب می کنند. *(۱)
۱ ـ پر نورترین ستارگان آسمان
تقریباً در مرکز تمام کهکشان‌ها سیاه چاله‌ای عظیم با جرمی از میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید ما قرار گرفته است. به تازگی دانشمندان دو عدد از بزرگترین سیاه چاله‌های جهان را در دو کهکشان مجاور کشف کرده‌اند. یکی از این کهکشان‌ها به نام NGC 3842 درخشان‌ترین کهکشان در خوشه‌ی لئو است که نزدیک به ۳۲۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد. در مرکز این کهکشان سیاه چاله‌ای با ۹.۷ میلیارد برابر جرم خورشید قرار گرفته است.
اما در سوی دیگر ما و در مرکز کهکشان NGC4889 سیاه چاله‌ای با جرمی بیشتر از سیاه چاله‌ی قبلی قرار گرفته است. این کهکشان درخشان‌ترین کهکشان خوشه‌ی کُما است که در فاصله‌ی ۳۳۵ میلیون سال نوری از ما قرار دارد. محدوده‌ی گرانشی یا افق رویداد این سیاه چاله‌ها حدود پنج برابر فاصله‌ی خورشید از پلوتون است؛ یعنی اگر نور یا هر چیز دیگر از فاصله‌ای به اندازه‌ی پنج برابر فاصله‌ی خورشید تا پلوتون به این سیاه چاله نزدیک شود در دام جاذبه‌ی آن اسیر خواهد شد. برای مقایسه بد نیست بدانید سیاه چاله‌ای که در مرکز کهکشان راه شیری قرار گرفته، جرمی ۲۵۰۰ برابر کمتر از این سیاه چاله‌ها دارد و افق رویداد آن فقط یک پنجم مدار عطارد است.
۲. کوچکترین سیاه چاله
کوچکترین سیاه چاله‌ی کشف شده تا به امروز ممکن است کمتر از سه برابر خورشید ما جرم داشته باشد. این هیولا که رسما به IGR J17091-3624 نامگذاری شده است، کمترین جرم تئوریکی که برای به وجود آمدن یک سیاه چاله‌ی با ثبات نیاز است را در خود جای داده است. اما مسئولیت سیاه چاله‌ها فقط خوردن مواد اطراف خود نیست بلکه گاهی آنها توده‌هایی از باد و گاز را با سرعت زیاد به بیرون از کهکشان شلیک می‌کنند و بدین وسیله گازهای میان کهکشانی را به اطراف کهکشان فرستاده و ستاره‌هایی جدید ایجاد می‌کنند. سیاهچالهای به این کوچکی می‌تواند بادهایی با سرعت ۳۲ میلیون کیلومتر در ساعت از خود خارج کند که بیشتر از ۱۰ برابر سرعت بادهای خروجی است که توانسته‌ایم از سیاه چاله‌ای با جرم ستاره‌ای ثبت کنیم.
۳. سیاهچالههای هم‌نوع خوار
سیاه چاله‌ها، هر بخت برگشته‌ای که به آنها نزدیک شود را خواهند بلعید حتی اگر آن سیاه چاله‌ای دیگر باشد. به تازگی دانشمندان برای نخستین بار هیولایی را در مرکز یک کهکشان یافته‌اند که از بدن هیولایی دیگر تغذیه می‌کند. دانشمندان توانسته‌اند آخرین مرحله‌ی ادغام دو کهکشان با جرم برابر به یکدیگر را مشاهده کنند. این مرحله ادغام بزرگ نامیده می‌شود، قبل از این مرحله ادغام کوچک اتفاق افتاده ولی میلیون‌ها سال قبل از زمانی بوده که بتوانیم آن را رصد کنیم. با استفاده از رصد خانه‌ی اشعه‌ی X چاندرا محققان ناسا این دو سیاه چاله را در مرکز کهکشان دوبل NGC3393 کشف کرده‌اند. یکی از این سیاه چاله‌ها حدود ۳۰ میلیون برابر خورشید ما جرم دارد و دیگری جرمی حداقل یک میلیون برابر خورشید را در خود جای داده است. فاصله‌ی این دو فقط ۴۹۰ سال نوری است.
۴. پیرترین سیاه چاله‌ی شناخته شده
پیرترین سیاه چاله‌ی کشف شده تا کنون سیاه چاله‌ای با نام ULAS J1120+0641 است که در حدود ۷۷۰ میلیون سال پس از مهبانگ متولد شده است. سن ۱۳ میلیارد ساله‌ی این سیاه چاله چالشی را در برابر فیزیکدانان کیهانی قرار داده است، چگونه سیاه چاله‌ای با ۲ میلیارد برابر جرم خورشید می‌تواند به سرعت پس از انفجار بزرگ به وجود بیاید و تا به امروز نیز زنده بماند.
۵. سرکش‌ترین سیاه چاله
وقتی کهکشان‌ها به هم برخورد می‌کنند سیاه چاله‌ها می‌توانند از کهکشان خود به بیرون پرتاب شوند، و آزادانه در فضا پرسه زده و به اجرام فضایی ناخنک بزنند. سیاه چاله‌ی رام نشدنی SDSSJ0927+2943 با جرم ۶۰۰ میلیون برابر خورشید و سرعت ۹.۵ میلیون کیلومتر در ساعت در فضا پرسه می‌زند. ممکن است صدها سیاه چاله‌ی دیگر در اطراف کهکشان راه شیری سرگردان باشند ولی به دلیل ماهیت تاریک هنوز نتوانسته‌ایم نشانه‌ای از آنها کشف کنیم.
۶. سیاه چاله‌ی میان وزن
از مدت‌ها پیش دانشمندان تصور می‌کردند که سیاه چاله‌ها در سه اندازه‌ی کوچک، متوسط و بزرگ به وجود می‌آیند. سیاهچالههای کوچک جرمی چند برابر خورشید دارند و سیاه چاله‌هایی بزرگ با جرمی میلیون‌ها و میلیاردها برابر خورشید در قلب کهکشان‌ها قرار گرفته‌اند، همانطور که سیاه چاله‌ای با جرم چهار میلیون برابر خورشید در مرکز کهکشان راه شیری قرار گرفته است. اما حال سیاه چاله‌هایی با اندازه‌ی متوسط مدت‌ها بود که فراموش شده بود، به تازگی دانشمندان سیاه چاله‌ای میان وزن به نام HLX-1 (منبع بیش از حد درخشان اشعه‌ی X یک) را در فاصله‌ی ۲۹۰ میلیون سال نوری از زمین کشف کرده‌اند که به نظر می‌رسد جرمی حدود ۲۰ هزار برابر خورشید را در خود جای داده است. تصور می‌شود سیاه چاله‌های متوسط آجرهای ساخت سیاه چاله‌های عظیم باشند، بنابراین درک بیشتر از رفتار آنها می‌تواند به شناخت بیشتر آن هیولاهای غول پیکر و کهکشان‌هایی که در احاطه‌ی آنها تکامل یافته‌اند منجر شود.
۷. سیاه چاله‌های چرخنده
سیاه چاله‌ها می‌توانند بافت فضای اطراف خود را در سرعت‌ها فوق‌العاده‌ای بچرخانند. سیاه چاله‌ای به نام GRS 1915+105 در صورت فلکی Aquila (عقاب) و در فاصله‌ی ۳۵ هزار سال نوری از زمین، با سرعتی بیشتر از ۹۵۰ دور در ثانیه به دور خود می‌چرخد و اجسامی که در لبه‌ی افق رویداد این سیاه چاله قرار می‌گیرند را با سرعت بیشتر از ۵۳۶ میلیون کیلومتر در ساعت به دور خود می‌چرخاند، که حدود نیمی از سرعت نور است.
۸. سیاه چاله‌ی تیرانداز
سیاه چاله‌ها برای مکیدن مواد ساخته شده‌اند اما آیا می‌دانید که به همان خوبی که مواد به درون سیاه چاله فرو می‌ریزند، می‌توانند از آن به بیرون پرتاب شوند؟ مشاهدات سیاه چاله‌ای به نام H1743-322 را در فاصله‌ی ۲۸ هزار سال نوری از زمین، با جرم پنج تا ده برابر خورشید نشان داده‌اند که پس از خوردن ستاره‌ی همسایه مقداری از مواد آن را به بیرون شلیک می‌کند. این تُف غول آسا از گاز و پلاسما با سرعتی نزدیک به یک چهارم سرعت نور به بیرون پرتاب می‌شود.
۹. درخشان ترین سیاه چاله
هرچند همانطور که از نامشان بر می‌آید سیاه چاله‌ها به علت کشش گرانشی قوی اجازه‌ی خروج نور را نداده و در نتیجه مستقیم دیده نمی‌شوند، بعضی از سیاه چاله‌ها قلب کوازارها را تشکیل می‌دهند؛ نورانی ترین، قدرتمندترین و پرانرژی ترین شگفتی جهان. پس از آنکه سیاهچالهای در مرکز یک کهکشان مقادیر زیادی از گاز و غبار اطراف را به درون خود می‌کشد مقدار عظیمی از انرژی آنها می‌تواند فوران کند و کوازاری را تشکیل دهد. پیش از این از کوازار به عنوان یکی از عجیب‌ترین رازهای فضا نامبرده بودیم، درخشان‌ترین کوازاری که توانسته‌ایم در محدوده‌ی قابل مشاهده ببینیم ۳C 273 نامیده می‌شود که حدود ۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد.
۱۰. سیاه چاله‌ها در زمین
و اما تئوری همه چیز در ۱۵۰ ثانیه ، خوشبختانه سیاه چاله‌ها به حدی از زمین دور هستند که نگرانی بابت آنها نداشته باشیم اما این فاصله‌ی دور مشکلاتی در راه به دست آوردن اطلاعات از آنها ایجاد می‌کند. در راه کشف سرنخ‌هایی از ماهیت این اجرام عجیب، محققان بر روی خواص مبهمی از سیاه چاله‌ها بر روی زمین تحقیق می‌کنند. به عنوان مثال سیاه چاله‌ها دارای گرانشی آن‌چنان قدرتمند هستند که هیچ چیز حتی نور هم نمی‌تواند پس از سقوط در مرزی که به نام افق رویداد شناخته می‌شود، از میدان گرانش آنها فرار کند. دانشمندان در آزمایشگاه و با استفاده از فیبر نوری توانسته‌اند این افق رویداد را به صورت مصنوعی به وجود آورند، همچنین آنها بر روی تابش هاوکینگ که راهی برای فرار ماده از سیاه چاله و تولد دوباره‌ی جهان است کار می‌کنند.
***
- – ۱ –
منظور از جت های سیاه چاله، پلاسمای موجود در سیاه چاله هاست. پدیده ای است که اغلب در اخترشناسی مشاهده می شود و طی آن جریانهایی از ماده در راستای محور چرخش یک جسم فشرده به فضا پاشیده می شوند. این پدیده اغلب بر اثر برهمکنش های دینامیک در درون یک قرص برافزایشی بوجود می آید. سیاه چاله ها یکی از شگفتی های فضا هستند ، مکان هایی که در اثر جاذبه بی نهایت حتی نور از آن قابل گریز نیست و هر چه در آن وارد شود دیگر خارج نخواهد شد، اما پدیده جت های سیاه چاله از بزرگترین و قدرتمندترین اشیاء در کیهان به شمار می روند و وقتی که ماده در این جت ها وارد می شود با سرعتی نزدیک به سرعت نور در فضا پخش می شود.
وبگاه خبری تحلیلی قلم
