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.

[berjis93]

تو یه سایتی یه مطلبی خوندم که فک می کنم کمکمون کنه . در سال 1974 هاوکینگ با استفاده از نظریه کوانتوم نشان داد که سیاه چاله ها هم باید تابش داشته باشند این نتیجه ای از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ است که بیان می کند هرگز نمی توان مطمئن بود که یک فضای به ظاهر تاریک واقعا خالی باشد در عوض ذرات مجازی همواره به صورت جفت ظاهر می شوند . این جفت ذرات از ماده و بادماده متناظر آن ساخته شده اند که لحظه ای بسیار کوتاه دوام می آورند و پس از آن به سرعت همدیگر را خنثی می کنند و ناپدید می شوند . قبل از هاوکینگ دانشمندان معمولا این ذرات را نادیده می گرفتند .
با این حال اگر این جفت از فوتون ها در افق رویداد سیاه چاله تشکیل شوند این فرصت پیش می آید که در همان زمان بسیار کوتاه یکی از ذرات از سیاه چاله فرار کند و یکی به دورن سیاه چاله سقوط کند. به این ترتیب هر کدام از این ذرات در یک سمت سیاه چاله قرار می گیرند یکی از آن های در خارج از سیاه چاله آزادانه حرکت می کند و دیگری برای ابد در سیاه چاله به دام می افتد این پدیده مانع از آن می شود که دو ذره مجددا با یکدیگر ادغام و نابود شوند بنابراین به نظر می رسد که سیاه چاله در حال از دست دادن انرژی است.
با این تفاسیر م فکر نمیکنم که ماده تحت عنوان ماده منفی وجود داشته باشه و صرفا همون پاد مادس که به سیاهچاله سقوط میکنه و مادش فرار میکنه و چون به صورت تابش از سیاهچاله دور میشه ما تصور میکنیم سیاهچاله جرم از دست داده.
البته این برداشت شخصی خودم بود

[narcissus flower]

داشتم همچنان در مورد تابش هاوکینگ جستجو میکردم که به نتایج جالبی رسیدم
برداشت های گوناگونی برای این تابش وجود داره ومن به این نتیجه رسیدم که کلا همه درگیر هستند!! و نمیدونند اصلا دنبال چی هستند

دونه دونه بیان میکنم ( اگر مطالب رو عجیب دید نگران نباشید )

1-همونی که خودمون تا حالا خوندیم وداریم راجب بهش بحث میکنیم! تشکیل جفت جرم وانرژی مثبت ومنفی دقیقا بیرون از افق رویداد

2-مدل دوم هموان شرایط اولی رو داره با این تفاوت بزرگ که هر دو ذره جرم وانرژی مثبت دارند.
و کاهش جرم وانرژی به صورت کار نیروهای کشندی بر روی این دو ذره برای جدا ساختن این دو از هم است. ودر نهایت به این صورت هست که سیاه چاله کار کرده و هم جرم مثبت بهش وارد شده و یک جز مثبت ازش خارج شده...
یعنی خالص مجموعه منفی هست

3-این تغییرات نوسانی دقیقا یه ذره داخل افق رویداد رخ میده.وجفت ذره تشکیل میشوند.
تو فیزیک کوانتوم پدیده ای به نام تونل زنی داریم.(مثل اینکه یک چاه داشته باشیم و یک ذره توش باشه و این ذره به صورت قانونی نتونه از طریق بالا رفتن از دیوار فرار کنه, ولی ما میبینیم که ا...این که بیرون چاه اومده انگاری تو دیوار چاه تونل زده وفرار کرده)
همین اتفاق هم برای اون جفت تولید شده رخ میده وبازهم به صورت ناجوانمردانه جفتی که فرار میکنه انرژی مثبت داره ....


4- مدل چهارم به این صورت هست که نوسانات کوانتومی را به دو فرکانس مثبت ومنفی انالیز میکنندو اگر رد فراری رو بگیریم متوجه میشویم که مثبت فرار کرده است...!!


اگر فکر میکنید این مدلها مشکل رو برطرف میکنه میتونیم مدل رو عوض کنیم

[mohsen4465]

دوستان دنبال چی می‌گردید؟ هنوز دنبال جرم منفی هستید؟

فکر میکردم با پست قبلیم مسئله حل شده باشه و تو پست های بعدی قضیه روشن تر بشه. ببینید جرم منفی اصلاً در کار نیست. این یکجور فرض خیالی برای ساده تر شدن مطلبه. وگرنه اصلاً جرم و انرژی منفی معنا و مفهوم نداره. تابش هاوکینگ به این صورته که نیروی گرانش شدید سیاه چاله ها با خمیده کردن مکان-زمان میتونه سبب تولید آنچنان نیروی جزر و مدی بشه که میتونه یک جفت ماده-ضدماده مجازی رو که دائماً در فضا تولید و بسرعت نابود میشن رو از خلاء جدا کنه. ممکنه یکی از این ذرات جدا شده بسمت سیاه چاله سقوط کنه و دیگری برعکس از سیاه چاله دور بشه و فرار کنه. این درست مثل این میمونه که سیاه چاله یک ذره تابش کرده باشه؟ میپرسین چرا؟

خب دوتا ذره ماده-ضدماده همدیگه رو جذب میکنن و برای جداسازیشون باید انرژی مصرف بشه. این انرژی معادل همون مقدار انرژیه که از نابود سازی همون دوتا ذره تولید میشه. بنابراین سیاه چاله باید به اندازه نابود شدن دوتا ذره انرژی مصرف کنه تا دو تا ذره رو از خلاء جدا و خلق کنه. گفتیم که یکیشون فرار میکنن بنابراین سیاه چاله کمتر از اون مقدار که انرژی مصرف کرده پس میگیره. نتیجه اینکه سیاه چاله تابش میکنه و جرم از دست میده.

[narcissus flower]

خب
من توقف بیش از حد بر سر تابش رو مانع برای ادامه ی تاپیک میدونم.اگر مطلبی در موردش پیدا کردید, به من اطلاع بدید تا بعد از اتمام بحث سیاه چاله ی باردار بیان کنیم

برای شروع بحث سیاه چاله ی باردار باید بگیم که مدل شوارتزشیلدی دیگه نمی توانست مدل مناسبی باشه بنابراین از حل Reissner-Nordström بهره بردند.
این مدل سیاه چاله ای با جرم و بار الکتریکی رو مطرح میکنه... بدون اینکه بچرخه.
اما باید توجه داشته باشیم که در دنیای واقعی سیاه چاله ای با بار نمیتونه وجود داشته باشد,بلکه اندرکنش با محیط بیرون و جذب سعی کنه سریعا خنثی بشه .
افق رویداد
موضوع جالب این سیاه چاله افقش هست
در این مدل سیاه چاله برخلاف سیاه چاله ی شوارتزشیلد دو افق رویداد وجود خواهد داشت .چرا؟؟
چون این مدل بیان میکنه در صورتی که میزان بار الکتریکی کمتر از جرمش باشه(یعنی نسبت به جرم کمتر باشه) افق دو تا میشود.
شاید این سوال پیش بیاد اگر نسبت بار و جرم یکی بود چه اتفاقی میافته؟
در این صورت این دو افق با هم ترکیب خواهند شد

حالا اگر بار الکتریکی از میزان جرم بیشتر بشه, چی میشه؟؟ اینو شما بگید


در بین این دو افق فضا شبیه یک ابشار هست و سقوط با سرعت بیش از سرعت نور رخ میده.اما در بالا وپایین این افق ها سرعت کمتر از سرعته نوره...دقیقا مثل ابشار ها....

پ.ن. مداد رنگیهام به سوالات شماهم میپردازیم

[mohsen4465]

در بین این دو افق فضا شبیه یک ابشار هست و سقوط با سرعت بیش از سرعت نور رخ میده.اما در بالا وپایین این افق ها سرعت کمتر از سرعته نوره...دقیقا مثل ابشار ها....

شما تو توضیحتون ثابت نور رو نقض کردید. من متوجه نمیشم. میشه در این خصوص بیشتر توضیح بدین. مگه میشه سریعتر از نور هم حرکت کرد؟

[مداد رنگیهام]

اگه بار بیشتر از جرممون بشه طبق فرمول عدد زیر رادیکال با فرجه زوج منفی میشه که تعریف نشدس فک کنم در این حالت اصلا جسممون سیاهچاله دیگه محسوب نمیشه میشه یه چیزی شکل یون مثبت یا منفی!(البته فک کنم ,مطمئن نیستم... )

فرمول:

[berjis93]

البته اینم باید داشته باشیم که تو سیاهچاله هیچ کدوم از قوانین فیزیکی از جمله ثابت نور کاربرد نداره و همش اونجا نقص میشه

[مداد رنگیهام]

دوتا برداشت میشه کرد:1 بین دو شعاع سیاهچاله سرعت گریز بیشتر از سرعت نور هست. 2.بین دو شعاع سرعت جسم در حال سقوط بیشتر از سرعت نور هست.

اگه با فرض اول به سیاهچاله نگاه کنیم یه مشکل ایجاد میشه فرض کنید نور وارد فضای بین دو شعاع بشه موقعیت فضا-زمان سیاهچاله,نورو به سمت شعاع درونی سیاهچاله هدایت میکنه.خب اگه قرار باشه سرعت گریز زیر شعاع درونی کمتر از سرعت نور باشه چه اتفاقی میوفته؟نور از اونطرف سیاهچاله میاد بیرون خوش و خرم به مسیرش ادامه میده!!
واقعا این اتفاق میوفته؟؟!(آیا این داستان واقعیست؟)

فرض دوم.اگه نور یا جسم با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت کنه چه بلایی سرش میاد؟

[narcissus flower]

شما تو توضیحتون ثابت نور رو نقض کردید. من متوجه نمیشم. میشه در این خصوص بیشتر توضیح بدین. مگه میشه سریعتر از نور هم حرکت کرد؟

قراره وقتی از افق رویداد عبور کردیم , رنگ وبوی عجیب به خودش بگیره دیگه!!
بعدشم ما گفتیم با عبور از افق رویداد , سرعت فرار فراتر از سرعت نور میشه .چون جاذبه و گرانش خیلی قوی میشود .به خاطر همین بود که هیچ چیز نمیتونه فرار کنه...
و همه چیز باید فرو ریزش کند.
با عبور از افق رویداد قوانین متفاوت از جهان بیرونی هست.

اگه بار بیشتر از جرممون بشه طبق فرمول عدد زیر رادیکال با فرجه زوج منفی میشه که تعریف نشدس فک کنم در این حالت اصلا جسممون سیاهچاله دیگه محسوب نمیشه میشه یه چیزی شکل یون مثبت یا منفی!(البته فک کنم ,مطمئن نیستم... )

فرمول:

یه نکته ای که باید بگم, فرمولی خانم مداد رنگیهام نوشتند در واقع بیانگر افق های رویداد این وسیاه چاله هست.منفیه شعاع افق رویداد داخلی و مثبت شعاع افق رویداد خارجی هست

اگه یادتون باشه در پست های قبلیم گفتم که ذراتی مثل الکترون وکوارک هاو...هیچ موقع سیاه چاله نمیشوند و افق رویداد ندارند .چرا؟ به خاطر همین فزونی بار بر جرم.
در این حالت اگر برای سیاه چاله بخواهیم بررسی کنیم میبینیم که افق ها از بین میروند .ناپدید میشوند...شاید هم یک سیاه چاله برهنه ...

[berjis93]

.

اگه با فرض اول به سیاهچاله نگاه کنیم یه مشکل ایجاد میشه فرض کنید نور وارد فضای بین دو شعاع بشه موقعیت فضا-زمان سیاهچاله,نورو به سمت شعاع درونی سیاهچاله هدایت میکنه.خب اگه قرار باشه سرعت گریز زیر شعاع درونی کمتر از سرعت نور باشه چه اتفاقی میوفته؟نور از اونطرف سیاهچاله میاد بیرون خوش و خرم به مسیرش ادامه میده!!
واقعا این اتفاق میوفته؟؟!(آیا این داستان واقعیست؟)

ببینید یه افق رویداد در واقع مثل یه کره س که دور نقطه تکینگی رو گرفته حالا اگه نور از افق بیرونی بره بره داخل مطمئنا نمیتونه از اونور سیاهچاله بزنه بیرون چون در امتداد مسیرش بازهم افق رویداد قرار داره که سرعت گریزش بیشتر از سرعت نوره.