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.

[mohsen4465]

این سوال رو آقای برجیس یکبار اینجا تو همین تاپیک پرسیدن ولی مثل اینکه جوابشون رو نگرفتن و مجدداً اونو تو تاپیک پرسش پاسخ کیهان شناسی و اخترفیزیک مطرح کردن. با اجازتون من نقل قولشو از اونجا در این تاپیک میزنم. حالا اگه باز بنظر مدیر تالار اگه جاش مناسب نیست منتقل کنن.

ببخشید سوالمو تکرار میکنم.
دفعه پیش ظاهرا نتونستم منظورمو درست برسونم.
ما تو نسبیت داریم وقتی جرم تو یه نقطه ای زیاد باشه زمان کند تر میگذره.حالا تو بیگ بنگ فرقی نداره قبل یا بعد از پلانگ در شرایطی که همچنان جرم عالم در اون محل تجمع داشته وبینهایت بوده جرم .زمان عملا نمیتونسته سپری بشه و باید قفل میبوده .حالا ما چطور از گذر زمان تو اون بحبه حرف میزنیم و میگیم مثلا دو دقیقه بعد از انفجار فلان اتفاق افتاد؟ببخشید طولانی شد.
امیدوارم تونسته باشم منظورمو برسونم .همچنین امیدوارم که با دلیلای خوبتون توجیهم کنید.ممنون دوستان

همونطور که گفتید گذر زمان در میادین گرانشی آهسته تره و هر چقدر میدان قویتر باشه گذر زمان هم کندتر و کندتر میشه. اما باید به این نکته هم توجه کنید که زمان یه چیز نسبی هست و کند شدن اون زمانی درک میشه که ما خودمون کند نشده باشیم. اگه همه چیز با هم کند بشه دیگه ما نمیتونیم کند شدن اونو حس کنیم چون حرکت مولکولهای مغز خود ما هم کند میشه. در واقع درک خود ما هم از گذر زمان به همون میزان کند میشه.

حالا که این بحث پیش اومد بذارین در مورد ماشین زمان صحبت کنیم. البته نه اونی که اون یارو مثلاً مخترع ایرانی درست کرده بلکه ماشین زمان واقعی. سفینه ای رو تصور کنید که با سرنشین از پایگاه فضایی کندی فلوریدا بسمت یک سیاه چاله پرتاب شده. سفینه بسمت سیاه چاله میره، در داخل مداری نزدیگ از اون قرار میگیره. بنظرتون مسافران این سفینه اگه از داخل پنجره به بیرون نگاه کنن چی میبینن. صحنه‌ای تند شده از کائنات! بله زمان برای اونها کند شده و در عوض اجرام دورتر از سیاه چاله که زمان برای اونها عادی میگذره رو در حالت تند شده میبینن. اگه خیلی به سیاه چاله نزدیک شده باشن حتی ممکنه دور شدن کهکشان ها و حرکت ستارگان رو در فضا به عینه و با چشمهاشون ببینن. در همین حال اگه فضاپیمای دیگه ای از فاصله ای دورتر با تلسکوپ به اونها نگاه کنه متوجه کند شدن زمان برای اونها میشه. انگاری در قالبی از یخ منجمد شدن. سفینه از مدار سیاه چاله خارج میشه و دوباره به سمت زمین میاد. اینجاست که ممکنه با صحنه وحشتناکی رو برو بشن. خورشید تبدیل به غولی سرخ رنگ شده و در حال بلعیدن زمینه. متأسفانه این مسافران هیچ راه بازگشتی به گذشته ندارن و بفرض اگر هم برگردند به ناچار دوباره همین کار رو تکرار میکنن چون تمام خاطرات اونها به حالت قبل از سفر برمیگرده. جالبتر از اون بایستی درون افق رویداد اتفاق بیافته. راستش خودمم خیلی کنجکاوم تا بدونم درون افق رویداد چه اتفاقی برای ماشین زمان میافته. خیلی تخیلی و وحشتناکه مگه نه؟!

[narcissus flower]

آیا میدانستید
که میشه شعاع شواتزشیلد رو میتوان برحسب ثانیه ی نوری محاسبه کرد؟؟
بزارید کمی این موضوع رو پردازش کنیم.
اگر تو بعضی محاسبات ویا شکل ها توجه کنید متوجه میشید که شعاع شواتزشیلدرو به صورتr=2mبیان کردند.شاید این ابهام پیش بیاد که پس G,Cچی شد؟
در واقع در بعضی محاسبات وآنالیز ابعادی C=1,G=1رو این طوری میگیرند.و خب کار ما راحتر هم هست...

حالا قسمت جالبتر اینه!تو فرمول شعاع که در پست های قبلی اومده


کلا شامل ثابت ها هستند.پس اومدند محاسبات مربوط رو انجام دادند و مقدار
2.953250077Km به ازای هر واحد جرم خورشیدی محاسبه میکنند.
مثلا برای خورشید هم شعاع در همین حول وحوش 3Kmهست...
خب دوباره به فرمول نگاه کنید G/C^2رو تقسیم بر C تقسیم میکنند.یعنی



و با این حرکت ما واحد زمان داریم.



که برای خورشید میشه 9.8 میکروثانیه(کمتر از 10 میکروثانیه). خب این چی هست؟
این همون جواب ماست.زمانی که طول میکشه که مشاهده گر ما از افق شواتزشیلد تا تکینگی رو طی کنه..یعنی حد فاصل افق تا تکینه…
همین...

[berjis93]

سلام اقا محسن ممنون از توضیح خوبتون .اگه بخوایم بحثو جمع بندی کنیم این طور میشه که چون ما خودمدن تو اون سیستم و شرایط حضور داشتیم خودمونم تو اون رکود زمانی یه جورایی شرکت داشتیم و متوجهش نبودیم.
یه چیز دیگم اضافه کنم.امروز تو بخشی از کتاب انفجار بزرگ خوندم که در لحظه پلانگ اصلا ماده و جرمی وجود نداشته و صرفا نیرو بر عالم حاکم بوده که مدتی بعد از اون ماده متولد شده.پس میشه نتیجه گرفت که اول زمان به وجود اومده و بعد ماده در بطن زمان متولد شده.
درسته؟

[Khoofo]

اگه اين طورباشه كه باازدست دادن انرژي وپادماده ازجرمش كم بشه بايد رفته رفته جرم زيادي ازبين بره درنتيجه سياهچاله دراخرازهم بپاشه درحاليكه اصلااين طورنيست.

از دست رفتن جرم به کندی صورت میگیره.اگر درست یادم مونده باشه برای یک سیه چاله 30 میلیارد سال زمان میبره تا کامل تبخیر بشه.یعنی بیشتر از سن عالم!

ینی گرانش هیچ تغییری نمیکنه؟

تو فرمول بالا G ثابت جهانی گرانش هست که G=6.67*10^-11Kgm که با شتاب گرانشی g=9.8m/s^2 که برای فقط کره زمین هستش فرق میکنه.
G کمیت نرده ای هستش ولی g کمیت برداری که ثابت هم نیست و برای نقاط مختلف کره زمین متفاوته.
g با کمک G بدست میاد.

[مداد رنگیهام]

گفتیم شعاع شوارتزشیلید در اطراف سیاهچاله میتونه همون جایی باشه که سرعت گریز برابر با سرعت نوره و بعد معادله انرژی جنبشی و پتانسیلو براش مساوی قرار دادیم و معادله شعاع رو بدست اوردیم.
حالا در نظر بگیرین که نور در فاصله ای به اندازه ی شعاع شوارتزشیلد داره در اطراف سیاهچاله با سرعت نور حرکت میکنه چه اتفاقی میوفته؟اگر از دید ذره ای به نور نگاه کنیم ذرات فوتون میخوان با سرعت نور به سمت بیرون از سیاهچاله فرار کنن در حالی که نیروی جاذبه مانع از این پدیده میشه این جا دقیقا همان جایه که انرژی جنبشی فوتون با پتانسیل ناشی از جاذبه سیاهچاله برابره.آیا نور در این فاصله خاص در فضا شناور میمونه؟آیا ما حلقه از فوتون های شناور اطراف سیاهچاله رو خواهیم دید؟(سیاهچاله ساکن و بدون بار در نظر گرفته شود.2 نمره)

[berjis93]

من فکر میکنم که نور حالت ایستا میگیره و در نهایت به سیاهچاله سقوط میکنه.درسته؟

[mohsen4465]

سلام اقا محسن ممنون از توضیح خوبتون .اگه بخوایم بحثو جمع بندی کنیم این طور میشه که چون ما خودمدن تو اون سیستم و شرایط حضور داشتیم خودمونم تو اون رکود زمانی یه جورایی شرکت داشتیم و متوجهش نبودیم.
یه چیز دیگم اضافه کنم.امروز تو بخشی از کتاب انفجار بزرگ خوندم که در لحظه پلانگ اصلا ماده و جرمی وجود نداشته و صرفا نیرو بر عالم حاکم بوده که مدتی بعد از اون ماده متولد شده.پس میشه نتیجه گرفت که اول زمان به وجود اومده و بعد ماده در بطن زمان متولد شده.
درسته؟

در خصوص قبل از زمان پلانک اطلاع زیادی ندارم. فقط همینو میدونم که زمان چیزی نیست جز ترتیب رویدادها. اگه چیزی در جهان وجود نداشته باشه که تغییری کنه در این صورت بود و نبود زمان هم بی معنی میشه. مثلاً در تهی زمان معنا و مفهومی نداره. اما در داخل جهان زمان معنا پیدا میکنه. چون همه چیز در جهان مدام در حال تغییره و این تغییر همون ماهیت زمانه. در لحظه قبل از زمان پلانک هم بلاخره بایستی زمانی وجود داشته باشه تا تغییرات یک نقطه به کره کوچک قبل از پلانک انجام بشه. اگه قبل از زمان پلانک زمانی وجود نداشت اونوقت این یعنی که تغییری هم بوجود نمی اومد و این یعنی جهان خلق نمیشد. ضمناً اگه قبل از زمان پلانک زمانی وجود نداشت دیگه اونوقت نمیتونیم بگیم قبل از زمان پلانک و بایستی خود زمان پلانک رو صفر زمانی در نظر بگیریم.

[narcissus flower]

یه چیز دیگم اضافه کنم.امروز تو بخشی از کتاب انفجار بزرگ خوندم که در لحظه پلانگ اصلا ماده و جرمی وجود نداشته و صرفا نیرو بر عالم حاکم بوده که مدتی بعد از اون ماده متولد شده.پس میشه نتیجه گرفت که اول زمان به وجود اومده و بعد ماده در بطن زمان متولد شده.
درسته؟

توجه بفرمایید که که ما میدونیم جرم وانرژی معادل یکدیگر هستند .و دو روی یک سکه ...e=mc^2
شاید در همون اول جرم وماده به صورت عینی وجود نداشته, اما ماده که از هیچ چی درست نشده که بلکه رفته رفته تشکیل شده...

مداد رنگیهام
گفتیم شعاع شوارتزشیلید در اطراف سیاهچاله میتونه همون جایی باشه که سرعت گریز برابر با سرعت نوره و بعد معادله انرژی جنبشی و پتانسیلو براش مساوی قرار دادیم و معادله شعاع رو بدست اوردیم.
حالا در نظر بگیرین که نور در فاصله ای به اندازه ی شعاع شوارتزشیلد داره در اطراف سیاهچاله با سرعت نور حرکت میکنه چه اتفاقی میوفته؟اگر از دید ذره ای به نور نگاه کنیم ذرات فوتون میخوان با سرعت نور به سمت بیرون از سیاهچاله فرار کنن در حالی که نیروی جاذبه مانع از این پدیده میشه این جا دقیقا همان جایه که انرژی جنبشی فوتون با پتانسیل ناشی از جاذبه سیاهچاله برابره.آیا نور در این فاصله خاص در فضا شناور میمونه؟آیا ما حلقه از فوتون های شناور اطراف سیاهچاله رو خواهیم دید؟(سیاهچاله ساکن و بدون بار در نظر گرفته شود.2 نمره)

ممنون از این سوال ...دوستان برداشتتون رو از این سوال بگید

[aysa]

ايني كه من ميگم درحدبرداشت خودم ازموضوعه نه واقعيت.چون ميخوام بدونم ميگم.دراين حالت بايد فوتون ازانرژي كه داره استفاده كنه كه بالاخره يه مقدارازاون كم ميشه ودرداخل سياهچاله(فوتون)مي افته.

[مداد رنگیهام]

ممنون از دوستانی که به سوالم فک میکنن... سوالی که پرسیدم سوالی بود که ذهنمو مشغول کرده بود,مطرحش کردم تا با هم به یه جواب درست برسیم(جواب قطعیشو منم نمیدونم)

ايني كه من ميگم درحدبرداشت خودم ازموضوعه نه واقعيت.چون ميخوام بدونم ميگم.دراين حالت بايد فوتون ازانرژي كه داره استفاده كنه كه بالاخره يه مقدارازاون كم ميشه ودرداخل سياهچاله(فوتون)مي افته.

منظورتون از انرژی فوتون دقیقا چه "نوع "انرژی هست؟ شعاع شوارتزشیلد نقطه مرزی محسوب میشه بنا بر نظر شما روی این مرز همه فوتون ها محکوم به سقوطن.درصورتی که فتونها سرعتشون معادل با سرعت گریز هست پس باید تعدادی بتونن از این مرز فرار کنن مگر اینکه درون سیاهچاله ما شاهد تغییرات و نوسانات نیروی گرانش باشیم یا درون سیاهچالمون به جز نیروهای شناخته شده نیروهای دیگری هم وجود داشته باشه تا پایداری نقطه مرزی ما رو به هم بزنه در این صورت فک کنم بازهم همه فوتون ها محکوم به سقوط نیاشن.