Сӯрохи сиёҳ чист ва он чӣ гуна кор мекунад?
Сӯрохиҳои сиёҳ яке аз ҷолибтарин ва пурасрортарин падидаҳои коинот мебошанд. Ин мафҳум бори аввал аз ҷониби астрофизик, назарияшинос ва математик Карл Шварцшилд дар соли 1916, каме пас аз нашри назарияи умумии нисбии худ аз ҷониби Алберт Эйнштейн пешниҳод шудааст. Дарк кардани сӯрохиҳои сиёҳ, гарчанде ки ба назар чунин мерасад, ки аз ҳаёти ҳаррӯзаи мо хеле дур аст, метавонад дарки амиқеро дар бораи қонунҳои асосии физика, ки коинотро идора мекунанд, фароҳам оварад.
Сӯрохи сиёҳ чист?
Ба таври оддӣ, сӯрохи сиёҳ минтақае дар фазо-замонӣ аст, ки дар он ҷо қувваи ҷозиба он қадар қавӣ аст, ки ҳеҷ чиз, ҳатто нур, наметавонад аз он берун равад. Сӯрохиҳои сиёҳ вақте ба вуҷуд меоянд, ки ситораи хеле бузург дар охири давраи ҳаёти худ аз фурӯпошии ҷозиба мегузарад. Вақте ки ситораи бузург сӯзишвории ҳастаӣ тамом мешавад, ҷозибаи он барои қувваҳои дигаре, ки онро якҷоя нигоҳ медоранд, хеле қавӣ мешавад ва боиси фурӯпошии ситора то нуқтае бо номи сингулярӣ мегардад - ки дар он массаи ситора ба ҳаҷми хеле хурд фишурда мешавад.
Дар атрофи сингулярият марзе бо номи "уфуқи рӯйдодҳо" мавҷуд аст. Уфуқи рӯйдодҳо нуқтаи бебозгашт аст; вақте ки чизе аз уфуқи рӯйдодҳо мегузарад, он ба сӯрохи сиёҳ ҷаббида мешавад ва наметавонад аз он берун равад. Масофа аз сингулярият то уфуқи рӯйдодҳо радиуси Шварцшилд (Rs) номида мешавад, ки функсияи мустақими массаи сӯрохи сиёҳ аст.
Сохтори сӯрохи сиёҳ
Сӯрохи сиёҳ одатан ҳамчун ду қисмати асосӣ тавсиф мешавад: сингулярӣ ва уфуқи рӯйдодҳо.
1. Ягона будан:
Сингулярият маркази сӯрохи сиёҳ аст, ки дар он тамоми масса ба фазои беохир фишурда мешавад. Дар ин нуқта, зичӣ ва каҷравии фазо-вақт беохир мешавад ва қонунҳои физика, ки мо онҳоро медонем (аз ҷумла назарияи умумии нисбии Эйнштейн) эътибори худро аз даст медиҳанд.
2. Уфуқи рӯйдодҳо:
Уфуқи рӯйдодҳо марзест, ки дар он ҷо қувваи ҷозиба чунон қавӣ мешавад, ки ҳеҷ маълумот, аз ҷумла рӯшноӣ, наметавонад аз он ҷо берун равад. Ҳар чизе, ки аз уфуқи рӯйдодҳо мегузарад, бе ягон нишона ба сингулярият ҷаббида мешавад.
Таснифоти сӯрохи сиёҳ
Сӯрохиҳои сиёҳро аз рӯи массаашон тасниф кардан мумкин аст:
1. Сӯрохиҳои сиёҳи ситораӣ:
Ин навъи сӯрохи сиёҳ вақте ба вуҷуд меояд, ки ядрои ситораи азим дар охири давраи ҳаёти худ фурӯ меравад. Сӯрохиҳои сиёҳи ситораӣ одатан массаи аз 3 то чанд даҳ маротиба аз массаи Офтоб доранд.
2. Сӯрохиҳои сиёҳи миёнаравӣ:
Ин навъ аз сӯрохи сиёҳи ситораӣ калонтар, вале аз сӯрохи сиёҳи хеле вазнин хурдтар аст. Массаи сӯрохиҳои сиёҳи миёна аз садҳо то ҳазорҳо массаи офтобӣ фарқ мекунад. Мисолҳои ин падида камёбанд ва чӣ гуна ба вуҷуд омадани онҳо номаълум боқӣ мемонад.
3. Сӯрохиҳои сиёҳи азим:
Ин навъи сӯрохи сиёҳ одатан дар маркази галактикаҳо, аз ҷумла галактикаи мо, Роҳи Каҳкашон, ҷойгир аст. Массаи онҳо метавонад миллиардҳо маротиба аз массаи Офтоб зиёдтар бошад. Назарияҳо дар бораи пайдоиши сӯрохиҳои сиёҳи хеле вазнин якҷояшавии сӯрохиҳои сиёҳи сершумори ситораӣ ва ҷамъшавии миқдори зиёди газ ва чангҳои кайҳонӣ мебошанд.
Сӯрохиҳои сиёҳ чӣ гуна кор мекунанд?
Вақте ки ашё ё модда ба сӯрохи сиёҳ наздик мешаванд, онҳо қувваи ҷозибаи пурқувватро эҳсос мекунанд. Аммо, пеш аз гузаштан аз уфуқи ҳодисаҳо, ин модда фавран ба он ҷаббида намешавад, балки дар атрофи сӯрохи сиёҳ диски аккретсионӣ ташкил медиҳад. Ин диски аккретсионӣ аз моддае иборат аст, ки бо соиш ва фишори шадиди ҷозиба то ҳарорати хеле баланд гарм карда мешавад ва аксар вақт миқдори зиёди радиатсияро дар шакли рентген мебарорад.
Падидаи дигаре, ки аксар вақт бо сӯрохиҳои сиёҳ алоқаманд аст, нисбияти вақт ё васеъшавии вақт аст. Мувофиқи назарияи умумии нисбии Эйнштейн, вақт дар майдонҳои хеле қавӣ дар ҷозиба сусттар ҳаракат мекунад. Аз ин рӯ, барои нозире, ки аз сӯрохи сиёҳ дур аст, вақт барои объектҳои наздик ба уфуқи рӯйдодҳо қатъ мешавад. Баръакс, барои объектҳое, ки ба сӯрохи сиёҳ наздик мешаванд, вақт хеле зуд берун аз уфуқи рӯйдодҳо ҳаракат мекунад.
Таъсир ба моддаҳои атроф
Сӯрохиҳои сиёҳ ба материя ва энергияи атрофи онҳо таъсири назаррас мерасонанд. Дискҳои аккретсионӣ, ки дар атрофи сӯрохиҳои сиёҳ ба вуҷуд меоянд, миқдори зиёди энергияро дар шакли радиатсияи электромагнитӣ хориҷ мекунанд. Дар баъзе ҳолатҳо, мавод аз диски аккретсионӣ метавонад дар релятивистӣ, релятивистӣ, релятивистии зарраҳои баландэнергия, ки бо суръати наздик ба суръати рӯшноӣ ҳаракат мекунанд, партофта шавад. Ин релятивҳо метавонанд ба сохтори галактикаҳо ва кластерҳои галактикаҳо дар атрофи сӯрохи сиёҳ таъсир расонанд.
Таъсири сӯрохиҳои сиёҳ ба космология
Омӯзиши сӯрохиҳои сиёҳ барои соҳаҳои гуногуни илм, аз физикаи квантӣ то космология, аҳамияти амиқ дорад. Дарки он, ки чӣ гуна сӯрохиҳои сиёҳ бо модда ва энергия ҳамкорӣ мекунанд, ба олимон кӯмак мекунад, ки шароити шадидеро омӯзанд, ки дар Замин такрор кардан мумкин нест. Он инчунин роҳро барои кашфиётҳои нав дар бораи сохтор ва эволютсияи коинот ҳамвор мекунад.
Яке аз кашфиётҳои аҷибтарин ошкор кардани мавҷҳои ҷозиба аз якҷояшавии ду сӯрохи сиёҳ аз ҷониби LIGO (Расадхонаи мавҷи гравитатсионӣ-интерферометрии лазерӣ) дар соли 2015 буд. Ин ошкоркунӣ на танҳо мавҷудияти сӯрохиҳои сиёҳро тасдиқ кард, балки давраи наверо дар астрономия низ кушод ва ба мо имкон дод, ки падидаҳои кайҳониро, ки тавассути радиатсияи электромагнитӣ мушоҳида карда намешаванд, муайян ва омӯзем.
Penutup
Сӯрохиҳои сиёҳ озмоишгоҳҳои табиӣ барои физикҳо барои санҷидани назарияҳои бунёдӣ дар бораи коинот мебошанд. Аз сингуляриятҳо то дискҳои аккретсионӣ ва ҷараёнҳои релятивистӣ, ҳар як ҷанбаи сӯрохиҳои сиёҳ фаҳмиши наверо дар бораи он ки чӣ гуна коинот дар миқёси калонтарин ва хурдтарин кор мекунад, фароҳам меорад. Дар ҳоле ки асрори онҳо ҳалношуда боқӣ мемонад, таҳқиқот идома дорад ва моро ба фаҳмиши ҳамаҷонибаи ин падидаҳои ҷолиби кайҳонӣ наздиктар мекунад.
