سیاه چاله ها

[narcissus flower]

سلام برآن شدیم تا به بررسی یکی از اجرام جذاب یعنی سیاه چاله ها بپردازیم.

میدانیم که ستاره های خیلی سنگین (حداقل 5 برابر جرم خورشید) در پایان عمرشون میتونند سیاه چاله تبدیل شوند.در تمام عمر ستاره یک جدال همشگی بین گرانش و نیروهای دیگر هست .تا اینکه ستاره سوخت هسته ای خودش رو مصرف میکنه و دیگه هیچ نیرویی جلودار گرانش این جرم سنگین ستاره ی پیر ما نیست و گرانش به سمت داخل به بقیه نیرو ها غلبه میکنه و ستاره جرم خودش رو شروع میکنه به بلعیدن. این حرکت به قدری ادامه میکنه که حجم این مجوعه ی جرمین خیلی خیلی کوچک میشه وپس از طی مراحلی یک سیاه چاله تشکیل میشود.

تلاش میشود در این تاپیک با کمک هم بیشتر و بهتر سیاه چاله ها را بشناسیم.... چون این موجود توانایی های جالبی داره...

دسترسی سریع به موضوعات

تکینگی

شعاع شوارتزشیلد

افق رویداد

فوتوسفر

ارگوسفر

سیاه چاله ی شوارتزشیلد

تابش هاوکینگ

سیاه چاله ی ریزنر -نوردستروم

سیاه چاله ی کر و 2

توجه:مطالب در یک پست خلاصه نشده بنابراین برای دریافت مطالب بیشتر به ادامه ی هر موضوع هم مراجعه کنید.

[smhm]

تابش هاوکینگ

قبلا تصور میشد که سیاهچاله ها هیچ چیزی از خود بیرون نمی دهند (اعم از جرم، نور، گرما،...) یعنی دمای سیاهچاله صفر است.
اما هاوکینگ در این مسئله تردید کرده است. چرا که اگر سیاه چال را با دما و آنتروپی صفر در نظر گیریم در اینصورت با جذب ذرات (دارای آنتروپی) فضا به درون سیاه چال از آنتروپی جهان کاسته خواهد شد در حالیکه طبق قانون دوم ترمودینامیک آنتروپی یک سیستم هرگز کاهش نمی یابد.
بنابراین هاوکینگ پیشنهاد داد که سیاه چاله ها هم مانند یک جسم سیاه، با جذب نور باید تابش گرمایی از خود گسیل کنند. که بعنوان تبخیر سیاهچال یا تابش هاوکینگ و یا دمای هاوکینگی معروف است.
البته این تابش بسیار اندک است بطوریکه برای یک سیاهچال به اندازه جرم خورشید دمای تابش در حد 100 نانو کلوین است. هرچقدر جرم سیاهچال بیشتر باشد تابش کمتر است و هر چقدر جرم کمتر باشد تابش بیشتر است. (جرم و دمای هاوکینگ رابطه عکس دارند)
البته با جذب تابش زمینه کیهانی می توان گفت رفته رفته به جرم سیاهچاله ها افزوده می شود و بنابراین تبخیر نیز روند کاهنده خواهد داشت مگر سیاهچاله هایی که تبخیر آنها بیشتر از حد تابش زمینه است. این سیاهچال ها که جرمی در حد کمتر از کره ماه دارند، روند تبخیری افزاینده دارند و در نهایت جرمشان را از دست داده و به تعبیری منفجر خواهند شد.
البته وجود چنین سیاهچال هایی با جرم کم هنوز تأیید نشده است.

[سينا منجم]

يك سوال.
ماده ي تاريك هم روي جرم و جاذبه ي سياهچاله تاثير داره؟

[narcissus flower]

همچنان مشتاق جواباتون هستیم

ذره با جرم وانرژی منفی اصلا یعنی چی؟ایا در حقیقت این حالت وجود داره؟

در صورت ورودشون چرا جرم وانرژی سیاه چاله کم میشه؟

چرا از جفت تشکیل شده فقط باید یکیش وارد بشه ؟واقعا نمیشه هر دو تا واردسیاه چاله بشوند؟وبه قول اقا احسان فقط یک نوسان کوچک ایجاد بشه؟

اما برای اینکه یه خورده سریعتر جلو بریم

mohsen4465
ضمناً اگه اینطوری بخوایم تصور کنیم اونوقت دیگه نیازی نیست که بگیم جفت-زایی در نزدیکی افق رویداد باید رخ بده و میشه دوتا ذره رو تصور کرد که در فاصله بسیار دوری از سیاه‌چاله متولد میشن و یکیش در نهایت بداخل سیاه چاله سقوط میکنه

اینکه این جفت ذره در کجا تشکیل میشوند , من خیلی جاها رو نگاه کردم , این طور هست که یه ذره بیرون تر از افق رویداد این جفت ذره ایجاد میشه, البته اگر شکل ها رو نگاه کنید , خیلی از این جفت ها در خیلی جاها تشکیل میشه , اما اونی که شانس این اتفاق رو داره , جفتی هست که نزدیک افق هست , که یکی حتما بیافته .
اما اون چیری که مهم هست اینه که چون این جفت سرشت یکسانی دارند , شاید از نظر تابع موج و اطلاعات یه جورایی بهم مربوط هستند .پس نمشه هر ذره ای که هر کجا تشکیل شد واومد بگیم همون تابش هست... در ثانی باید به قدری به افق سیاه چاله نزدیک باشه که ناظر بیرونی این درک پیدا کنه که تابش از سیاه چاله هست

Ehsan
یک سوالی که همیشه برام مطرح بوده اینه که به صورت ِ میانگین اگر در واحد ِ زمان، n ذره با انرژی منفی به درون ِ سیاه چاله سقوط کنه، چون تقارن داریم باید n ذره با انرژی مثبت هم به درون ِ سیاه چاله سقوط کنه! و این باعث میشه به صورت ِ لحظه ای سیاه چاله فقط یک نوسان ِ کوچک در جرم داشته باشه اما به صورت ِ میانگین و خالص نه جرمی بهش اضافه بشه و نه جرمی ازش کم بشه.

مورد بعدی , اینکه این اتفاق یک حوزه ی امار واحتمالی داره , یعنی اینکه ایا نمیشه عضومثبت این جفت بیافته یا نه, احتمال هست, و در واقع ازاد به مشارکت میباشد, و خب این بسته به شرایط داره , مثلا راستای تشکیلشون شاید به جوری باشه که جفت مثبت هم گیر بیافته , بنابراین یک اصل مطلق نیست
(البته به نظر من) که حتما یکی فرار کنه, چون سیستم ما یه جوری هست که نمیوتیم ازش انتظار یک حالت خاص رو داشته باشیم...

[سينا منجم]

در افق رويداد هم انرژي به صورتي كه ميشناسيم هست؟يا اينكه نه؟

[m.Sadat]

اینکه این جفت ذره در کجا تشکیل میشوند , من خیلی جاها رو نگاه کردم , این طور هست که یه ذره بیرون تر از افق رویداد این جفت ذره ایجاد میشه, البته اگر شکل ها رو نگاه کنید , خیلی از این جفت ها در خیلی جاها تشکیل میشه , اما اونی که شانس این اتفاق رو داره , جفتی هست که نزدیک افق هست , که یکی حتما بیافته .
اما اون چیری که مهم هست اینه که چون این جفت سرشت یکسانی دارند , شاید از نظر تابع موج و اطلاعات یه جورایی بهم مربوط هستند .پس نمشه هر ذره ای که هر کجا تشکیل شد واومد بگیم همون تابش هست... در ثانی باید به قدری به افق سیاه چاله نزدیک باشه که ناظر بیرونی این درک پیدا کنه که تابش از سیاه چاله هست

در ادامه حرفتون باید بگم که این واکنش جدایی الکترون و پوزیترون از فوتون در یک بازه زمانی بسیار کوتاه پلانک رخ میده و دلیلش هم اصل عدم قطعیته و بلافاصله بعد از اون این دوذره در طی یک فرایند دوباره تبدیل به فوتون میشوند به طوری که اگه شما به فوتون نگاه کنید اصلا نمیتونید این فراین رو تشخیص بدید پس امکان این که یکی از اون دو ذره از فاصله های بسیار دور بتونه درون سیاهچاله بیافته صفره ولی اگه نزدیک سیاهچاله باشه به خاطر گرانش قوی سیاهچاله در همون بازه زمانی کوتاه یکی از اون دو ذره درون افق رویداد سیاهچاله میافته و ذره دیگر به عنوان چیزی شبیه تابش به مسیر خودش ادامه میده

[مداد رنگیهام]

آقا پس کی بریم سراغ سیاهچاله های باردار؟ کار داریم با بار الکتریکیشون...

[سينا منجم]

اگر در داخل سياهچاله يك پولسار باشه اونوقت ميتونيم امواج راديدويي اين پولسار رو هم دريافت كنيم؟يا اينكه سياهچاله اين رو هم ميربايد؟

[aysa]

يه تو ضيحاتي از جرم منفي و مثبت.اميدوارم به درد بخوره.
به طور قطع فهم اینکه یک ذره دارای جرم منفی باشد، سخت است. در فیزیک تعریف جرم همواره مثبت بوده است. و بر اساس این تعریف هیچ جسمی با جرم منفی وجود ندارد. این یک تعریف دلبخواهی نیست و دلایل عمیقی برای اینکه چرا یک جرم منفی به طور فیزیکی نمی تواند وجود داشته باشد، وجود دارد.

گاهی در به کارگیری مدل ریاضی برای توصیف طبیعت، به معادلاتی که وجود جرم منفی را امکان پذیر می سازد برمی خوریم. به عنوان مثال فرمول انرژی ذرات نسبیتی عبارت است از:




بنابراین این احتمال وجود دارد که یک ذره با انرژی مثبت خاص اما بدون اندازه حرکت جرم مثبت یا منفی داشته باشد. دیراک این جرم منفی را حالتی از ضد ذره تفسیر کرد که آن در " دریای دیراک " پنهان است. درحالیکه این تفسیر اشتباه هنوز در کتاب های درسی قدیمی و جدید مکانیک کوانتومی وجود دارد، ما اکنون می دانیم که این تصویر اشتباهی است. ضد ذره ها درست مانند سایر ذرات جرم مثبت دارند. این راه حل های " منفی " نه تنها واقعا فیزیکی نیستند بلکه راههایی تنزل یافته اند. زیرا هرچه که در ریاضی دارای معنی باشد الزاما معنی فیزیکی ندارد.

از دیگر مواردی که مردم دوست دارند راجع به جرم منفی در آن صحبت کنند در اشاره به "tachyons " می باشد. Tachyon ( نامی است که از ریشه یونانی کلمه tachys و به معنی سریع گرفته شده است) در اصل راه حلی برای نسبیت خاص بود که سرعتی بیشتر از سرعت نور داشت. چنین حالتی ( مانند حالت های " انرژی منفی" دیراک ) مادی نیست. این ذرات جرم هایی خیالی دارند ( که مربع جرم منفی است) و مانند یک جرم منفی یا انرژی منفی غیر فیزیکی هستند. بنابراین چنین راه حل هایی همیشه قابل رد کردن و یا حذف از هر تئوری که ادعای توصیف طبیعت را کند، هستند.

منبع:
http://www.physlink.com/education/askexperts/ae257.cfm

[aysa]

در افق رويداد هم انرژي به صورتي كه ميشناسيم هست؟يا اينكه نه؟

ا اون جايي كه از جهان اطرافمون اطلاع داريم انرژي هيچ وقت تغيير نميكنه.ودر كل جهان به يه معناست.
فقط همون طور كه توي كتاب هاي درسي گفته شده از صورتي به صورت ديگه تبديل ميشه.به همين دليله ما امواجي رو از سياهچاله ها به صورت پرتوهاي ايكس يا گاما دريافت ميكنيم.

[m.Sadat]

اگر در داخل سياهچاله يك پولسار باشه اونوقت ميتونيم امواج راديدويي اين پولسار رو هم دريافت كنيم؟يا اينكه سياهچاله اين رو هم ميربايد؟

بستگی داره کجای سیاهچاله باشه اگه داخل افق رویداد باشه میدونید که هیچ چیز حتی نور هم نمیتونه از اون فرار کنه پس ما اصولا چیزی از اون نمیبینیم