ستاره های نوترونی و سیاه چاله ها

از شگفتی های باور نکردنی کیهان ، ستاره نورترونی یا تپ اختر است . در فشار ودمای بسار زیاد هسته ستاره ، پروتون و الکترون با هم آمیخته شده و نوترون با به وجود می آورند . ستاره نوترونی نامش را از همین جا یافته است . ستاره نوترونی بی اندازه کوچک است . قطر آن تنها چند ده کیلومتر است . ستاره نوترونی چگالی شگفت آوری دارد . باور کردنش سخت است ، اما هر سانتی متر مکعب از آن ، وزنی برابر یک میلیارد تن دارد. برای جلوگیری از رمبش ستاره ، نوترون ها مانند گاز رفتار کرده و فشاری را ایجاد می کنند که برای برپا نگه داشتن آن کافی است .

اما اگر نوترونها نتوانند فشار هنگفت رو به درون را ناکار کنند، ممکن است هسته ستاره در اثر گرانش دچار رمبش شود و به سیاه چاله دگرگون گردد. ستاره نوترونی با سرعت بسیار شگفت آور هزار دور در هر ثانیه به دور خودمی چرخند . این سرعت زیاد، میدان مغناطیسی قدرتمندی را ایجاد می کند. شدت این میدان میلیارد ها برابر میدان مغناطیسی زمین است . نیروی مغناطیسی نیرومند ستاره که با گردش بسیار تند آن هم در هم می آمیزد، پرتوهایی را گسیل می دارد که به صورت تپش هایی در زمین دریافت می شود ، از این روست که ستاره های نوترونی به تپ اختر هم معروف هستند. نخستین تپ اختر در سال 1967 توسط ستاره شناسان دانشگاه کمبریج کشف و بازه میان تپش های این ستاره 1/3 ثانیه ثبت شده است . تا به امروز بیش از 650 تپ اختر کشف شده است .

سیاه چاله
 
وقتی ستاره به سیاه چاله دگرگون شد ، نیروی گرانشی خواهد یافت که هر چیزی را که در تیررسی آن قرار گیرد، به درون خود فرو خواهد برد . حتی نور هم یارای گریز از توان بالای گرانش سیاه چاله را ندارد. سیاه چاله بر اساس معادله های نسبیت عام توسط انیشتین توصیف شده است . در مرکز سیاه چاله و درون آن ، نقطه متمرکزی وجود دار که همه موادش و تمام آنچه در خود فرو داده ، در آنجا قرار گرفته است . به این نقطه "تکنیگی" گفته می شود . این نقطه بسیار کوچک تر از کوچک ترین ذرات بنیادی است . براساس نظریه نسبیت عام ، تمام جرم یک سیاه چاله در تکنیگی متمرکز می شود. یعنی تمام جرم سیاه چاله به تمامی در ناحیه ای بدون دراز و پهنا و بلندا ، یعنی با حجم صفر فشده شده است و یعنی چگالی و گرانش این نقطه بی نهایت است . و نیز خمیدگی فضا ـ زمان در این نقطه بی نهایت خواهد بود. در نتیجه دیگر معادله های کلاسیک فیزیک ، از جمله نسبیت ، در مرکز سیاه چاله کارایی خود را از دست می دهند. بر اساس مکانیک کوانتومی هیچ جسمی نمی تواند دارای اندازه صفر باشد . بنابر تعریف مکانیک کوانتومی ، مرکز یک سیاه چاله تکینگی نیست ، ناحیه ای است که در آن مقدار بسیار زیادی ماده در کوچک ترین حجم ممکن فشرده شده است .
هر جسمی که به سیاه چاله نزدیک شود در جایی پیرامون آن به دام گرانش قدرتمندش خواهد افتاد.این مرز پیرامونیرا افق رویداد می نامند.
آنجا جایی است که جسم برای لحظه ای وجود دارد و برای لحظه دیگر با سرعت نور به درون سیاه چاله مکیده می شود. سیاه چاله در فضا از روی اثر خمیدگی شدید نور و نیز کند شدن زمان تشخیص داده می شود.
هنگامی که یک ستاره سوخت خود را به مصرف رساند ، دیگر توان ناباوری وزن خود را ندارد و به درون فرو ریخته و می رمبد . اگر جرم ان از سه برابر جرم خورشید بیشتر باشد ، رمبش تا تکینگی ادامه خواهد یافت . آنگاه سیاه چاله رخ می نماید . گمان می رود در مرکز کهکشان ها نیز یک سیاه چاله وجود داشته باشد و سیاه چاله مرکز راه شیری را با جرمی از یک میلیون تا یک میلیارد برابر جرم خورشید می دانند. سرعت گریز برای رهایی از گرانش جسمی در فضا بستگی به جرم آن دارد . هر چه جسم چگال تر باشد ، سرعت گریز بیشتر خواهد بود. سرعت گریز از گرانش زمین برابر 11/2 کیلومتر بر ثانیه و برای خورشید 660 کیلومتر بر ثانیه است . سرعت گریز برای یک سیاه چاله با جرمی چند میلیون برابر خورشید از سرعت نور هم بیشتر است که در نتیجه امکان رهایی از آن نیست .
سیاه چاله ها در دسته بندی دانشمندان به دو دسته سیاهچاله های چرخشی و ناچرخشی تقسیم می شوند، اما دسته بندی دیگر بر اساس جرم است . هنگامی که سیاهچاله ای بر اساس فروپاشی گرانشی یک ستاره شکل می گیرد ، سیاهچاله ستاره وار نامیده می شود. سیاهچاله هایی که در مرکز کهکشان ها یافت شده اند و جرمی چند میلیون برابر جرم خورشید دارند ، سیاهچاله های پر جرم نامیده می شوند. دانشمندان باور دارند میان این دو اندازه ، سیاهچاله هایی با جرم چندین هزار برابر جرم خورشید نیز وجود داشته باشد که سیاهچاله های میان جرم نامیده می شوند. همچنین در زمان انفجار بزرگ سیاه چاله های بسیار کوچکی به نام ریز سیاهچاله ها شکل گرفته اند. گمان می رود امکان ساختن چنین سیاهچاله هایی بر روی زمین و در دستگاه های شتاب دهنده ذرات نیز وجود داشته باشد . تاکنون هیچ ریز سیاهچاله ای از سوی ستاره شناسان شناسایی نشده است.

منبع: ماهنامه دانشمند 565