کلیات

سیاه‌چاله ( Blackhole) ناحیه‌ای در فضا-زمان با گرانشی بسیار نیرومند است که هیچ چیز حتی ذرات و تابش‌های الکترومغناطیسی مانند نور نمی‌توانند از میدان گرانش قدرتمند آن بگریزند. نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین بیان می‌کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده شده، می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضازمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را افق رویداد می‌نامند. صفت «سیاه» در نام سیاه‌چاله برگرفته از این واقعیت است که همهٔ نوری را که از افق رویداد آن می‌گذرد به دام می‌اندازد؛ از این دیدگاه سیاه چاله رفتاری شبیه به جسم سیاه در ترمودینامیک دارد. از سوی دیگر نیز، نظریه میدانهای کوانتومی در فضازمان خمیده پیش‌بینی می‌کند که افق‌های رویداد نیز تابشی به نام تابش هاوکینگ گسیل می‌کنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبت وارونه دارد. میزان دما در مورد سیاهچاله‌های ستاره‌ای در حد چند میلیاردم کلوین است و از این رو ردیابی آن دشوار است.

اجسامی که به دلیل میدان گرانشی بسیار قوی اجازهٔ گریز به نور نمی‌دهند برای اولین بار در سده ۱۸ (میلادی) توسط جان میچل و پیر سیمون لاپلاس مورد توجه قرار گرفتند. نخستین راه حل نوین نسبیت عام که در واقع ویژگی‌های یک سیاهچاله را توصیف می‌نمود در سال ۱۹۱۶ میلادی توسط کارل شوارتزشیلد کشف شد. هر چند تعبیر آن به صورت ناحیه‌ای گریزناپذیر از فضا، تا چهار دهه بعد به خوبی درک نشد، برای دوره‌ای طولانی این چالش مورد کنجکاوی ریاضیدانان بود تا اینکه در میانه دهه ۱۹۶۰، پژوهش‌های نظری نشان داد که سیاهچاله‌ها به راستی یکی از پیش‌بینی‌های ژنریک نسبیت عام هستند. یافتن ستارگان نوترونی باعث شد تا وجود اجرام فشرده شده بر اثر رمبش گرانشی به عنوان یک واقعیت امکانپذیر فیزیکی مورد علاقه دانشمندان قرار گیرد.

 اینگونه پنداشته می‌شود که سیاهچاله‌های ستاره‌ای در جریان فروپاشی ستاره‌های بزرگ در یک انفجار ابرنواختری در پایان چرخه زندگیشان به‌وجود می‌آیند. جرم یک سیاهچاله پس از شکل‌گیری می‌تواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و بهم پیوستن سیاهچاله‌های گوناگون، سیاهچاله‌های کلان جرم با جرمی میلیون‌ها برابر خورشید تشکیل می‌شوند.

سیاهچاله به دلیل اینکه نوری از آن خارج نمی‌گردد نامرئی است، اما می‌تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده پیرامون خود نشان دهد. از راه بررسی برهمکنش میان ستاره دوگانه با همدم نامرئیشان، اخترشناسان نامزدهای احتمالی بسیاری برای سیاهچاله بودن در این منظومه‌ها شناسایی کرده‌اند. این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کهکشان‌ها یک سیاه‌چاله کلان‌جرم وجود دارد. برای نمونه، دستاوردهای ارزشمندی بازگوی این واقعیت است که در مرکز کهکشان راه شیری ما نیز یک سیاهچاله کلان جرم با جرمی بیش از چهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد.

در دهم ماه آوریل سال ۲۰۱۹ برای اولین بار عکسی از یک سیاهچاله ثبت و انتشار یافت.

اثر نودل چیست؟

زمانی که فرد یا جسمی به سیاه‌چاله نزدیک می‌شود، گرانش بیشتری را در بالای سر نسبت به بقیه بدن و نوک پاهایش احساس می‌کند و بدنش منبسط و در نهایت متلاشی می‌شود که به آن "اثر نودل" می‌گویند، جایی که گرانش بدن را به صورت افقی تحت فشار قرار می‌دهد و بدن شما به جریانی از ذرات زیراتمی متلاشی شده تبدیل می‌شود که به سمت سیاهچاله حرکت می‌کنند. اما شما قادر نخواهید بود همه این‌ها را درک کنید، زیرا اتم‌های مغز به سرعت از هم می‌پاشند. زمان در داخل سیاهچاله‌ها به دلیل سرعت بیش از حد جذب و تکه تکه شدن بدن کاهش می‌یابد. بدن انسان یا حتی فضاپیما نمی‌تواند از این گرانش عظیم بگریزد و جان سالم به در ببرد و زمانی که فردی به سیاهچاله نزدیک می‌شود آن را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به داخل می‌کشد.

در سال ۱۹۵۸، دیوید فینکلشتاین فیزیکدان آمریکایی بر اساس معادلات ریاضی به این نتیجه رسید که هیچ جسمی نمی‌تواند از تکینگی فرار کند. در دهه ۱۹۶۰، استیون هاوکینگ و راجر پنروز وجود تکینگی را نشان دادند و گفتند که این بخشی از چرخه ستاره است که نمی‌توان آن را نادیده گرفت. حدود ۱۲ سال پس از مرگ انیشتین، در کنفرانس نیویورک در سال ۱۹۶۷ جان ویلر اصطلاح سیاهچاله را معرفی کرد. شما شاهد گسیختگی همه اجرام و اشیا در داخل افق رویداد در اثر نیروی جاذبه خواهید بود که به آن "عدسی گرانشی" می‌گویند. البته نزدیکترین سیاهچاله‌ای که دانشمندان شناسایی کرده اند، هزار سال نوری از ما فاصله دارد و جای نگرانی نیست.