مقدمه
طبق نظریه ، نسبیت عام ، گرانش انحنا دهنده فضا - زمان است. فضای حول ستاره به نحو بارزی خم میشود در لحظهای که هسته ستاره تبدیل به حفره سیاه میشود. این جرم خطوط فضا زمان را مانند پیلهای به دور خود میپیچد. امواج نوری کم تحت زوایای خاصی به سمت سیاهچاله روان میشود. در سطح کرهای که هم مرکز نقطه یکتایی سیاهچاله است، تجمع میکنند. در فاصله معینی از سیاهچاله که بسته به جرم ستاره رمبیده دارد، جاذبه آنچنان زیاد است که نور نمیتواند فرار کند، به این فاصله افق حادثه گفته میشود.
ساختار سیاهچالهها
با حل استاتیک غیر چرخشی با تقارن کروی برای معادلات میدان انیشتین این نکته مشخص میشود که سیاهچالهها که از یک سمت به صورت چاه عمل میکنند، در سطح دیگری بصورت چشمه عمل میکند. یعنی میتواند دو سطح مختلف فضا زمان را از جهانهای گوناگون یا دو نقطه بسیار دور از جهان خودمان را به هم متصل کند. که به این حالت کرم چاله یا پل انیشتین رزن گفته میشود.
هر چه ستارههای نوترونی بزرگتر باشد کشش جاذبهای داخلی آن نیز بیشتر خواهد بود. در سال 1939 اوپنهایمر فکر کرد که نوترونها نمیتوانند در برابر همه چیز مقاومت کنند. به نظر او اگر یک چیز در حال از هم پاشیدن بزرگتر از 2.3 برابر اندازه خورشید بود، آنگاه نه تنها الکترونها بلکه نوترونهای آن نیز در هم میشکست.
وقتی که ستاره به در هم پاشیدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوترونی هم گذشت و بطور کامل از هم پاشید، وزن شما از 15000 میلیون تن بیشتر و بیشتر خواهد شد. اگر سیاهچاله به اندازه کافی به ما نزدیک بود، میتوانستیم نیروی جاذبه بر آن را حس کنیم. اما وقتی یک سیاه چاله در میان ستارهها خیلی دورتر از ما قرار دارد، آیا میتوانیم وجود آنرا اثبات کنیم؟ برای این منظور اخترشناسان دو راه آشکار شدن حدس میزنند.
راه دوم نیز این بوده که اگر چه hc سیاهچالهها هیچ تشعشعی خارج نمیشود، اما چیزهایی که در سیاهچالهها سقوط میکنند. به هنگام سقوط اشعه ایکس از خود منتشر میکنند و هر چیز کوچکی که در سیاهچالهها سقوط کند تنها مقدار کمی اشعه ایکس از خود منتشر میکند. این مقدار برای کشف آن در فاصله میلیونها میلیون کیلومتری کافی نخواهد بود.
در سال 1971 یک دانشمند انگلیسی به نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه بوجود آمدن سیاهچالهها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. وزن برخی از این سیاهچالهها ممکن است به اندازه وزن یک سیاره کوچک و یا از آن کمتر باشد و وی آنها را سیاهچاله کوچک نامید.
سیاهچالهها میتوانند وزن از دست بدهند.
مقداری از انرژی جاذبهای آنها در خارج از محدوده شعاع شوارتز شیلد ستاره به ذرات ماده تبدیل میشود.
ممکن است این ذرات به فضای بیرون بگریزند از این طریق مقداری از مواد تشکیل دهنده سیاهچالههای بزرگ که به اندازه یک ستاره وزن دارند، برای تبخیر همه مواد تشکیل دهندهاش میلیونها میلیون سال وقت لازم است. در حالی که در این مدت خیلی بیشتر از این مقدار ماده به آن اضافه میشود. بنابراین هیچگاه از طریق تبخیر وزن آن کاسته نمیشود.
هر چه سیاهچاله کوچکتر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر است یک سیاهچاله کوچک واقعی باید بیشتر از مقدار مادهای که به خود جذب میکند وزن از دست بدهد. بنابراین سیاهچاله کوچک باید بوسیله تبخیر کوچکتر و کوچکتر شود و بالاخره هنگامی که دیگر خیلی خیلی کوچک شد یک مرتبه تبخیر آن حالت انفجاری به خود گرفته و تشعشعاتی حتی با انرژی بیشتر از اشعه ایکس منتشر کند. اشعه منتشر شده از این طریق اشعه گاما خواهد بود.
سیاهچالههای کوچکی که 15 میلیون سال پیش هنگام نخستین انفجار بزرگ جهان ایجاد شدهاند، اکنون ممکن است در حال ناپدید شدن باشند. هاوکینگ اندازه اولیه آنها و نوع اشعه گامایی را که هنگام انفجار تولید میکنند، حساب کرد.
شوارتس شیلد: ساده ترین نوع سیاهچالههاست، بار و چرخش ندارد، تنها یک افق رویداد و یک فوتون کره دارد، از آن نمی توان انرژی استخراج کرد. شامل تکینگی ، نقطهای است که در آن ماده تا چگالی نامحدود در هم فرو رفته است.
رایزنر- نورد شتروم: هم بار دارد وهم چرخش ، می تواند دو افق رویداد داشته باشد ، اما تنها یک فوتون کره دارد. شامل یک تکینگی نقطه ای است که وجود آن در طبیعت نامحتمل است، زیرا بارهای آن همدیگر را خنثی می کنند.
کر: چرخش دارد، اما بار ندارد. بیضی و از بیرونی حد استاتیک است. منطقه تیره میان افق رویداد و حد استاتیک ارگوسفر است، که می توان از آن انرژی استخراج کرد. می تواند دو افق رویداد و دو حد استاتیک داشته باشد. دو فوتون کره دارد. شامل یک تکینگی حلقهای است.
کر- نیومان: هم بار دارد و هم چرخش ، همان سیاهچاله کر است، جز اینکه بار دارد، ساختارش شبیه ساختار سیاهچاله کر است. میتوان از آن انرژی استخراج کرد. یک تکنیگی حلقهای دارد.
مجهولات سیاهچالهها
اگر ستاره شناسان بتوانند نوع پرتوهایی که هاوکینگ پیش بینی کرده است، شناسایی کنند، مدرک خوبی برای تأیید تشکیل و وجود سیاهچاله بدست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهای پیش بینی شده کشف نشدهاند. با اینحال هر لحظه ممکن است این پرتوها شناسایی شوند. دلیل تابش اشعه ایکس از حفره سیاه این است که جرمی که توسط طوفانهای ستارهای خود ستاره ، از سطح آن میگریزند، در فاصله مناسبی که به حفره سیاه رسیدند، توسط حفره شکار میشوند و در مداری به دور حفره شروع به چرخش کرده و به این ترتیب شکل یک دیسک عظیم را تشکیل میدهند.