Home   |  تماس با ما و ارسال مطالب |  پروژه‌ها  | نرم‌افزارهاي مورد نياز |

 

 

01-03-2023

 

توجیه خصوصیات و رفتارهای عجیب و دوگانه سیاه‌چاله‌ها و ستارگان نوترونی

 

یادآوری منظور ما از جرم نوترونی در این مبحث، یک سیاه‌چاله و یا یک ستاره نوترونی است .

 

۱ تأثیرات دوران ( سرعت زاویه‌ای) بر شکل هندسی (حجمی) یک جرم نوترونی :

 

شکل هندسی واقعی یک جرم نوترونی، بسته به‌سرعت دوران (سرعت زاویه‌ای) از یک کره تا یک تورس ( Torus )  متغیر است ، يعنی اشکال زیر !

 

 

علت اختیار شکل تورس برای بعضی از اجرام نوترونی این است که سرعت دوران بعضی از آنها آن‌قدر زیاد است که نیروی گریزازمرکز (جانب مرکز) باعث پخ و تو خالی‌شدن آنها می‌شود، سرعت دوران بعضی از آنها چند هزار دور در ثانیه تخمین زده می‌شود و سرعت حرکت بعضی از ستارگان نوترونی ۴۰۰۰ کیلومتر در ثانیه اندازه‌گیری شده است. اجرام نوترونی می‌توانند در مشخصات فیزیکی بسیار متنوع و گوناگون باشند.

 

یک ستاره نوترونی در هر ثانیه بیش از ۱۱۲۰  بار دور خود می‌چرخد.

"به گزارش سایت اینترنتی "space.com"، این ستاره نوترونی در حقیقت بقایای سوخته ستاره عظیمی است که هم اکنون به چگالی بسیار زیادی دست‌یافته که این میزان چگالی پیش‌ازاین تنها در سیاه‌چاله‌ها مشاهده شده است.

به گفته ستاره‌شناسان، چگالی این ستاره نوترونی به‌اندازه‌ای زیاد است که برای درک آن باید بتوانیم تمامی جرم ستاره خورشید را در منطقه‌ای به ابعاد یک شهر جای بدهیم. ماده در این ستاره به‌اندازه‌ای فشرده شده است که تنها جرمی برابر با یک‌بند انگشت از این ستاره، در کره زمین صدها میلیون تن وزن خواهد داشت.

ستاره‌شناسان عقیده دارند دلیل چرخش دورانی سریع این ستاره، تمرکز شدید تمامی انرژی حرکتی آن است. در این ستاره نوترونی که خود بازمانده یک ستاره عظیم است، هر از چند گاهی انفجارهای حرارتی - هسته‌ای بزرگی رخ می‌دهد و پرتوهای اشعه ایکس از آن منتشر می‌شوند. هم اکنون ستاره‌شناسان آژانس فضایی اروپا با استفاده از ماهوارهٔ "اینتگرال" این سازمان با مشاهده همین انفجارها موفق به اندازه‌گیری سرعت چرخش این ستاره، به نام XTE J1739-285 شده‌اند .

ستاره مذکور هم اکنون با سرعت ۱۱۲۰ چرخش در هر ثانیه، دور محور خود می‌گردد. بیشترین رکورد ثبت شده برای چرخش وضعی ستاره‌ها پیش‌ازاین به ستاره نوترونی دیگری تعلق داشت که در هر ثانیه ۷۶۰ بار دور خود می‌چرخید.

به گفته "اریک كولكرز دانشمند آژانس فضایی اروپا ، سرعت چرخش این ستاره بیشتر از میزانی است که ما در گذشته تصور می‌کردیم که ممکن است برای یک ستاره اتفاق بیفتد و به همین علت باید مشاهدات بیشتری برای تأیید سرعت چرخش ستاره مذکور انجام شود .

دانشمندان عقیده دارند، سرعت چرخش ستاره‌ها دارای یک حد بالای نهایی است که چنانچه سرعت چرخش یک ستاره از آن بالاتر رود، ستاره از هم می‌پاشد.

بااین‌وجود ازآنجاکه ساختار ستاره‌های نوترونی هنوز دقیقاً مشخص نیست، دانشمندان نیز نمی‌توانند حد بالای سرعت چرخش دورانی این ستاره‌ها را تعیین کنند. به‌غیراز ستاره‌های نوترونی، برخی سیاه‌چاله‌ها نیز از جمله اجرام آسمانی عظیم با سرعت چرخش وضعی بالا هستند. سال میلادی گذشته ستاره‌شناسان موفق به کشف سیاه‌چاله‌ای شدند که با سرعت ۹۵۰ دور در ثانیه حول خود می‌چرخد. برای مقایسه، ستاره خورشید در منظومه شمسی با سرعتی بسیار کمتر و در هر ۳۶ روز تنها یک‌بار حول محور خود می‌چرخد . "

باتوجه‌به این‌چنین سرعت‌های دورانی بالایی برای یک جرم نوترونی، می‌توان با درنظرگرفتن نیروی گریزازمرکز وارده بر پیکره آن و مقاومت بسیار زیاد شبکه نوترونی، برای سرعت‌های بیشتر از ۱۰۰۰ دور در ثانیه شکل زیر را تصور نمود.

 

 

 2- بار الکتریکی يک جرم نوترونی

 

مقادیر زیادی از الکترون‌ها قبل از انفجار یک ستاره پرجرم در سطح آن تجمع کرده و با انفجار ستاره همراه با پوسته آن به بیرون پرتاب می‌شوند. در این وضعیت توازن مابین تعداد الکترون‌ها و پروتون‌ها در ستاره به‌هم‌خورده و تعداد پروتون‌ها بیشتر از تعداد الکترون‌ها می‌شود که به دنبال آن نوترون کمتری تولید می‌شود و مقدار بسیار زیادی از پروتون‌ها همراه نوترون‌ها تشکیل یک جرم متحد را می‌دهند و همان‌طور که می‌دانیم در هسته عناصر به‌اندازه عدد اتمی عنصر، پروتون وجود دارد و الکترون مازادی در ستارگان وجود ندارد که آنها را تبدیل به نوترون کند، بدیهی است که این پروتون‌ها به علت داشتن دافعه الکتریکی نسبت به یکدیگر، در سطح بیرونی جرم نوترونی تجمع خواهند کرد که بار الکتریکی مثبت جرم نوترونی را فوق‌العاده زیاد خواهند نمود. به‌هرحال می‌توان سه‌لایه کلی برای جرم نوترونی در نظر گرفت ۱- هسته مرکزی، متشکل از نوترون‌های خالص ۲- لایه میانی، مخلوطی از نوترون‌ها و پروتون‌ها ۳- لایه خارجی، پروتون خالص، به شکل زیر توجه نمایید!

 

 

پوسته قرمزرنگ بیانگر تجمع پروتون‌های خالص در سطح خارجی یک جرم نوترونی دوار است که جهت درک موضوع به مقدار ۳۰ درجه برش خورده است

 

۳ - میدان الکتریکی، گرانشی و مغناطیسی یک جرم نوترونی دوار (در حال چرخش)

 

 

در شکل فوق جرم نوترونی از بالا و در حال چرخش موافق عقربه‌های ساعت نشان داده می‌شود، مارپیچ یا دوایر سبزرنگ بیانگر انحنا یا دوران میدان گرانشی موافق عقربه‌های ساعت است، برای اینکه به‌صورت قراردادی امتداد بردارها یا نیروهای گرانشی را از خارج به‌طرف مرکز میدان در نظر می‌گیریم و مارپیچ یا دوایر قرمزرنگ، بیانگر دوران میدان الکتریکی موافق عقربه‌های ساعت است که باتوجه‌به جهت میدان الکتریکی مثبت، جهت اصلی میدان الکتریکی مخالف جهت چرخش عقربه‌های ساعت خواهد شد. در شکل فوق جهت میدان گرانشی و میدان الکتریکی مخالف یکدیگر شکل می‌گیرند.

 

 

شکل فوق جرم نوترونی قبلی را از پهلو نشان می‌دهد، خطوط آبی‌رنگ، بیانگر میدان مغناطیسی حاصل از دوران میدان الکتریکی است و این میدان مغناطیسی به‌واسطه وجود میدان الکتریکی و گرانشی فوق‌العاده قوی و شدید جرم نوترونی، از کناره‌ها بریده و یا اینکه به‌شدت خم شده است و بعد از خوابیدن بر میدان الکتریکی و گرانشی به‌صورت موازی درآمده است.

 

 

شکل فوق نمای پرسپکتیو همان جرم دوار نوترونی را نشان می‌دهد، مارپیچ‌های بنفش‌رنگ که جهت تاب‌خوردن آنها هم جهت با دوران میدان الکتریکی است، مسیر ورود (سقوط) ذرات باردار منفی به داخل جرم نوترونی و همچنین خروج (پرتاب) ذرات باردار مثبت را نشان می‌دهد، برای اینکه ما به‌صورت قراردادی امتداد نیروها و یا بردارهای میدان الکتریکی مثبت را از داخل به خارج میدان در نظر می‌گیریم. برای واضح بودن رسم، فقط یک سطح از سه میدان گرانشی، الکتریکی و مغناطیسی رسم شده است و می‌توانیم شکل فوق را در تمامی ابعاد توسعه دهیم. در حقیقت چنین به نظر می‌رسد که یک جرم نوترونی باردار دوار برای ذرات باردار همانند یک شتاب‌دهنده فوق‌العاده قوی نجومی عمل می‌کند و یک ابر جت مکش و پرتاب ذرات باردار در فضاست،

 

 

ولی يک جرم نوترونی برای نوترون‌ها صرفاً جذب‌کننده به نظر می‌رسد، و علت آن این است که قدرت میدان الکتریکی و مغناطیسی یک جرم نوترونی باردار به‌مراتب بیشتر از قدرت میدان گرانشی آن است و در این حالت بخصوص، گرانش جرم نوترونی نمی‌تواند آن‌چنان بر ذرات باردار تأثیرگذار باشد، بلکه در نهایت این میدان الکترومغناطیسی جرم نوترونی است که می‌تواند برای ذرات باردار تأثیرگذار باشد. یک جرم نوترونی دوار، همچون شتاب‌دهنده مغناطیسی (مداری یا چرخشی) به ذرات باردار انرژی و شتاب می‌دهد، پدیده‌ای است که مشاهده شده و آن را پارادوکس (تناقض) بزرگ اجرام نوترونی می‌شناسند و علت آن این است که زمانی که نور توان فرار از گرانش جرم نوترونی را ندارد چگونه ذرات باردار توان فرار از میدان گرانش را خواهند داشت؟ که باتوجه‌به توضیحات فوق، مسئله‌ای کاملاً ساده و طبیعی به نظر رسیده و نمی‌تواند تناقضی با ساختار فیزیکی یک جرم نوترونی باردار داشته باشد. گازهایی که وارد میدان گرانشی می‌شوند بعد از به چرخش در آمدن به‌دور جرم نوترونی، به‌مرورزمان واکنش هسته‌ای انجام داده و بعد از تولید و انتشار امواج الکترومغناطیسی که بیشتر به‌صورت اشعه ایکس و یا گاما است به‌طرف مرکز حرکت و بعد از تبدیل‌شدن به نوترون، همراه پروتون‌ها جذب جرم نوترونی شده که در این حالت مقداری از پروتون‌ها با سرعتی نزدیک به‌سرعت نور به خارج پرتاب می‌شوند، آن‌هم به‌صورت مارپیچی و دورانی و شاید به پادپروتون نیز تبدیل شوند. 

 

۴ - سرعت حرکت اجرام نوترونی

ساختار فیزیکی که یک جرم نوترونی دارد می‌تواند به آن شتاب و سرعت فوق‌العاده‌ای بدهد، یعنی چیزی نزدیک به ۴۰۰۰ کیلومتر در ثانیه و حتی بیشتر از آن. مبحث چگونگی پدیدارشدن میدان گرانش منفی [نیروی ضد جاذبه، انرژی تاریک، توجیه حرکت شتاب‌دار کهکشان‌ها در کیهان] ، وارونگی میدان گرانشی

 

۵-  شناسایی اجرام نوترونی

"به‌خاطر خاصیت جذب نور، تشخیص اجرام نوترونی بسیار مشکل است و مهم‌ترین راهی که به کیهان‌شناسان امکان شناسایی آنها را می‌دهد، مشاهده دیسک تجمعی است. نکته زیبا اینجاست که گازها و مواد قسمت‌های داخلی دیسک، سریع‌تر از گاز نواحی دوردست می‌چرخند و در واقع سرعت قسمت‌های مختلف دیسک متفاوت است؛ لذا گازها تحت اصطکاک، مالش و یونیزه‌شدن و برخورد شدید با یکدیگر در میادین گرانشی و الکتریکی، بسیار داغ شده و از خود انواع مختلفی از تشعشعات حامل انرژی را ساطع می‌کنند و یک منبع نیرومند پرتو x را تشکیل می‌دهند كه توسط تلسکوپ‌های امواج x قابل‌رؤیت است . علاوه بر امواج x معمولاً از طریق وجود لنزهای گرانشی، و ستاره‌ای در حال چرخش به‌دور یک شی غیرقابل‌رؤیت نیز می‌توان به وجود اجرام نوترونی در یک منطقه از فضا پی برد. به‌طورکلی اجرام نوترونی در دو نوع چرخان و تقریباً غیر چرخان وجود دارند.

 

لازم به توضیح است، همان‌طور که قبلاً در مورد دوران میادین گفته شد با دوران یک جرم نوترونی، میدان گرانشی آن نیز دوران پیدا کرده و به‌صورت منحنی دایره‌ای‌شکل در می‌آید که ستاره مجاور (همدم) آن مجبور است بدون اینکه جذب مرکز گرانش شود به‌دور جرم نوترونی به چرخش درآید و باریکه‌ای از گاز ستاره به‌صورت مارپیچ به‌طرف جرم نوترونی سقوط کند که مطالعه ساختار اجرام نوترونی می‌تواند پدیده دوران میادین را مشخص و معلوم کند.

 

 

دیسک تجمعی در پیرامون یک جرم نوترونی دوار، منطقه‌ای بسیار شگفت‌انگیز است، برای اینکه اتم‌های یونیزه شده ازیک‌طرف تحت‌تأثیر نیروی جاذبه گرانشی قرار می‌گیرند و از طرف دیگر نیروی دافعه الکتریکی بر آنها اعمال می‌شود که سرانجام نهایی فرایند، حرارت‌های خیلی بالا به علت اصطکاکی است که می‌توان اسم این پدیده را اصطکاک گرانشی الکترومغناطیسی نامید که می‌تواند از شدت میدان الکتریکی ذرات باردار کاسته و آنها را جذب هسته سیاه‌چاله نماید .

 

۶-  محاسبه سرعت خطی اجرام و یا ذرات در سطح دیسک تجمعی به علت دوران میدان گرانشی جرم نوترونی

 

همان‌طور که در مبحث پدیده دوران میادین گرانشی و توجیه چرخش ستارگان درون کهکشانی، ۹۰ درصد خطا در محاسبات مکانیک کلاسیک و نسبیت عام توضیح داده شد، چنین پیش‌بینی می‌شود که در زمان دوران یک جرم نوترونی ثقیل با سرعت زاویه‌ای خیلی زیاد، میدان گرانش از حجم کروی شکل به سطح یک دیسک مدور تغییر شکل دهد که در این صورت نیروی میدان گرانشی با عکس فاصله رابطه خواهد داشت و نه با عکس مجذور فاصله، چون نیروی گرانش دیگر در سطح یک کره توسعه نخواهد یافت؛ بلکه در محیط یک دایره توسعه میابد و روابط زیر در مورد سرعت خطی چرخش اجسام (v ) پیرامون جرم سماوی ( M  ) به دست آمد كه مستقل از فاصله (شعاع مدار چرخش) بوده و همواره مقدار ثابتی خواهد بود و سرعت نسبت به فاصله، همیشه ثابت باقی می‌ماند. یعنی پدیده‌ای که در مکانیک چرخش ستارگان درون کهکشانی مشاهده شده و ندانسته به حضور مقدار بسیار زیادی از ماده تاریک نسبت داده می‌شود:

 

F نیروی جانب مرکز یا گریزازمرکز، m جرم جسم یا شی ، v سرعت خطی روی دیسک كهکشان یا دیسک تجمعی جرم نوترونی، r شعاع مدار كه از دو طرف معادله حذف می‌شود و در مقدار سرعت دخیل نخواهد بود، F نیروی میدان گرانش چرخان كه در محیط دایره‌وار توسعه میابد، G ثابت جهانی گرانش و M جرم ستاره نوترونی و یا سیاه‌چاله است. اینک جرم یک ستاره نوترونی و یا سیاه‌چاله دوار را محاسبه می‌کنیم که اجرام و اجسام فاقد بار الکتریکی در سطح دیسک تجمعی آن به‌سرعت نور نزدیک شوند:

 

 

که جرم به‌دست‌آمده (1.34e27) نسبت به جرم خورشید (1.99e30) خیلی کمتر است. پس نتیجه می‌گیریم که ذرات و اجرام بدون بار الکتریکی در روی دیسک تجمعی یک جرم نوترونی چرخان، شتاب گرفته و خیلی سریع سرعت آنها نزدیک به‌سرعت نور می‌شود. در حقیقت این دیسک تجمعی همانند یک شتاب‌دهنده قوی کیهانی عمل می‌کند که تابش‌های سیکلوترون و سنکروترون مانند شناسایی می‌شود. در مباحث بعدی این معادلات را توسعه خواهیم داد.

 

 

۷ - پالسار يا پولسار چیست ؟

پالسار نوعی ستاره نوترونی است با این تفاوت که دارای اسپین و چرخش است. اینها در حوضه پرتوی ایکس اشعه ساطع می‌کنند که به‌صورت مخروطی سوسوزنان مشاهده می‌شوند. این چرخش‌ها باعث می‌شود که میدان مغناطیسی آن نیز به‌موازات آن دارای اسپین باشد. موضوع جالب دیگر در زمینه این ستاره‌های نوترونی حرکت سریع آنها در فضاست

 

۸ -  معمای تابش اجرام نوترونی

اخترشناسان به رفتار عجیب و بیگانه اجرام نوترونی عادت کرده‌اند، اما آنان در رؤیایشان نیز کشف اخیر در مورد این‌گونه از ستارگان را پیش‌بینی نمی‌کردند. در مقاله‌ای در مجله طبیعت (Nature) ، يک گروه بین‌المللی از محققان اعلام کرده‌اند که این باقیمانده‌های ستاره‌ای، گاهی امواج رادیویی بسیار قوی تابش می‌کنند. این تابش‌ها تنها کسری از ثانیه طول می‌کشند. این نوع تابش از قوی‌ترین منابع امواج رادیویی در آسمان محسوب می‌شود، حتی قوی‌تر از خورشید .

ستارگان نوترونی، نوعی از ستارگان هستند که از باقیمانده انفجار ستارگان بسیار پرجرم (انفجارهای ابرنواختری) به وجود می‌آیند، ساختار فیزیکی این نوع ستاره‌ها با مواد عادی متفاوت است. به دلیل فشار بسیار زیاد درون ستاره، تقریباً تمام ذرات آن به نوترون یا پروتون موجود تبدیل می‌شوند. به همین دلیل به آن “ ستاره نوترونی ” می‌گویند. ستارگان نوترونی به دلیل داشتن میدان مغناطیسی بسیار شدید و همچنین دوران نسبتاً سریع به‌دور خود، امواج الکترومغناطیسی در طول‌موج رادیویی از خود تابش می‌کنند. اما در موارد تازه کشف شده، این تابش‌ها آن‌قدر شدید و در چنان زمان کوتاهی صورت می‌گیرند که به آنها لفظ “ تابش انفجاری ” را نسبت داده‌اند .

کشف اخیر، دانشمندان را بر آن داشته است تا دلیل وجود این تابش‌های شدید رادیویی و از آن مهم‌تر، مکان ستاره‌های نشرکننده آنها را در سیر تکاملی ستاره نوترونی مشخص کنند. رابرت دانکن از دانشگاه تگزاس در آستن، یکی از نظریه‌پردازان اصلی ستارگان نوترونی می‌گوید: “ در حال حاضرجواب‌ها کاملاً نامعلوم است

این ستارگان نوترونی که امواج رادیویی را به‌صورت انفجاری تابش می‌کنند، توسط گروهی بین‌المللی به سرپرستی مورا مک لاگلن از دانشگاه منچستر کشف شده‌اند. این گروه به بررسی اطلاعات به دست آمده از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۲، توسط تلسکوپ رادیویی ۶۴ متری پارکز در استرالیا پرداخته و به دنبال تپ‌اخترها و ستارگان نوترونی بوده‌اند که در هنگام دوران به‌صورت تناوبی امواج رادیویی کاملاً عادی از خود منتشر می‌سازند. علاوه بر تپ‌اخترهای کشف شده، کامپیوتر این گروه، ۱۱ منبع تابش انفجاری رادیویی را که در نزدیکی صفحه کهکشان قرار داشته‌اند کشف کرده است. این گروه سه سال بعد را، به اندازه‌گیری مختصات سماوی، اندازه‌گیری خواص این ستارگان و تأیید این کشف پرداخته‌اند. این اجرام به طور میانگین در طول یک روز، تنها ۰٫۱ تا ۱ ثانیه قابل‌مشاهده هستند (البته در طول‌موج رادیویی) و به همین دلیل در گذشته مشاهده نشده بودند. این تابش‌های انفجاری بین ۲ تا ۳۰۰ میلی‌ثانیه (هزارم ثانیه) طول می‌کشند، و فاصله بین این تابش‌ها ۴ دقیقه تا ۳ ساعت است. مایکل کرامر، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می‌گوید: “ شما باید خیلی خوش‌شانس باشید تا بتوانید یکی از این تابش‌ها را ببینید .” این گروه برای ۱۰ مورد از ۱۱ منبع، دوره تناوبی بین ۰٫۴ تا ۷ ثانیه یافته‌اند، به همین خاطر به نظر می‌رسد (اما ثابت نشده است) که این انفجارهای رادیویی به‌خاطر دوران ستارگان نوترونی باشد. مک لاگلن که تیم او این اجرام را ( Rotating Radio Transient RRAT ) نام‌گذاری كرده‌اند ، می‌گوید: “ تا آنجا که ما می‌دانیم هیچ جسم دیگری وجود ندارد که بتواند با این سرعت دوران کرده و درعین‌حال چنین انرژی تابشی را تولید کند .” در هنگام وقوع این تابش‌های انفجاری، RRAT  ها ، بعد از تپنده سحابی خرچنگ و تپنده دیگری به نام B۱۹۳۷+۲۱، روشن‌ترین منابع رادیویی هستند که تابه‌حال دیده شده‌اند .

باتوجه‌به کوتاه‌بودن آن، این منابع احتمالاً امواج رادیویی را در پرتوهای باریک و از مناطق کوچکی از سطح و یا مغناطیس کره (مگنتوسفر) یک ستاره نوترونی تابش می‌کنند . ولی دلیل دقیق این انفجارها هنوز نامعلوم است. باتوجه‌به طبیعت کوتاه‌مدت آنها، مطالعه RRAT  ها بسیار دشوار است . این به آن معناست که اخترشناسان باید در حدس و گمان پیش بروند تا در آینده به اطلاعات بیشتری دست پیدا کنند . یکی از RRAT ها خصوصیات دورانی دارد كه بسیار شبیه به ستارگان نوترونی بسیار مغناطیسه (مگنتارها) است. مشاهدات نشان می‌دهند که حداقل تعدادی از RRAT  های بسیار مغناطیسی وجود دارند که سن آنها به ده‌ها هزار سال می‌رسد . ولی در یک RRAT   دیگر خصوصیات دورانی متفاوتی مشاهده شده است که به نظر می‌رسد؛ مانند تپنده‌های عادی میان‌سال باشد. مک لاگلن می‌گوید: “ به نظر می‌رسد که RRAT  ها خصوصیات بسیار گوناگونی دارند. این بسیار جالب است؛ چون نشان می‌دهد که هر ستاره نوترونی می‌تواند رفتار بسیار عجیب و متفاوتی از خود بروز داده و همچنین موارد بسیار بیشتری از این اجرام باید وجود داشته باشند

با دانستن محدوده  پوشش آسمان و حساسیت اطلاعات تلسکوپ پارکز و همچنین طبیعت زودگذر این منابع رادیویی، مک لاگلن و همکارانش وجود 400.000  RRAT  را در كهکشان راه شیری تخمین می‌زنند که این تعداد ۴ برابر تعداد کل تپنده‌های رادیویی شناخته شده است . وجود تعداد زیاد RRAT ها می‌تواند این معمای قدیمی را حل کند که چرا تعداد نسبتاً کمی از ابرنواخترها، باقیمانده‌ای به شکل ستاره نوترونی به‌جای می‌گذارند. ستارگان نوترونی در انفجارها به وجود می‌آیند ولی مانند سحابی خرچنگ، به‌عنوان‌مثال، بیش از نیمی از باقیمانده‌های ابرنواختری، تپنده رصد شده ندارند .

دیوید هلفند، رصدگر ستاره نوترونی از دانشگاه کلمبیا می‌گوید: “ به نظر من ما می‌توانیم تصور کنیم که اکثر ستارگان نوترونی در شرایط کاملاً متفاوتی از تپنده خرچنگ متولد شده‌اند و این اجرام هستند که نسل قبلي RRAT ها را تشکیل می‌دادند . ” در چند دهه  آینده اخترشناسان با ساخته‌شدن رادیوتلسکوپ‌های بسیار بزرگ، اطلاعات بیشتری در مورد RRAT  ها بدست خواهند آورد . مک لاگلن می‌گوید: “ ما انتظار داریم تا SKA  ( تلسکوپ يک کیلومترمربعی)، ۴۰٫۰۰۰ مورد دیگر از این اجرام را کشف کند. این رادیوتلسکوپ‌های بسیار بزرگ باید فهم ما را از زمینه رادیویی آسمان به‌کلی تغییر دهند .” علاوه بر کشف تعداد زیادی RRAT ، این تلسکوپ‌ها ، به‌احتمال زیاد رده جدیدی از اجرام تابش کننده امواج رادیویی کشف خواهند کرد. جوزف لازیو (از آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی آمریکا) که یک منبع تابش رادیویی را در نزدیکی مرکز کهکشان در اوایل سال ۲۰۰۵ کشف کرده است، می‌گوید: “ می‌توان به‌جرئت اذعان کرد که آسمان رادیویی ما هنوز ناشناخته است

توجیه پدیده تابش امواج رادیویی توسط اجرام نوترونی چگونه است؟

همان‌طور که دانستیم اجرام نوترونی از این نوع به‌شدت بار الکتریکی دارند، آن‌هم از نوع بار مثبت و چون این بار الکتریکی مثبت قوی‌تر از نیروی گرانشی جرم نوترونی به نظر می‌رسد، با دوران (اسپین) جرم نوترونی، میدان مغناطیسی قوی عمود بر میدان الکتریکی پدیدار خواهد شد که در مجموع یک میدان الکترومغناطیسی یکنواخت را تشکیل خواهند داد، حال اگر جرم نسبتاً زیادی از خارج به‌طرف جرم نوترونی پرتاب شود، تبدیل سریع ذرات به نوترون، انرژی‌زا بوده و این انرژی می‌تواند به پیکره جرم نوترونی شوک وارد کند و این شوک باعث لرزش یا تغییر در سرعت دوران جرم نوترونی و در نتیجه نوسان میدان الکترومغناطیسی شده و به دنبال آن امواج الکترومغناطیسی در خارج از افق رویداد و داخل میدان الکترومغناطیسی جرم نوترونی تولید و انتشار خواهد یافت و چون قطر و دامنه نوسان جرم نوترونی زیاد است، پس این امواج با طول‌موج بلند رادیویی تولید و انتشار می‌یابند، یعنی فرکانسی نزدیک به‌سرعت زاویه‌ای آنها. به طور مثال اگر شوک خارجی باعث افزایش سرعت تا ۱۱۰۰ دور در ثانیه شود، فرکانس موج رادیویی ۱۱۰۰ هرتز خواهد بود. در واقع امواج الکترومغناطیسی تولید شده توسط خود جرم نوترونی به‌واسطه قدرت و شدت غیرقابل‌تصور، توان فرار از میدان گرانشی جرم نوترونی را دارا هستند، زیرا این امواج در فاصله نسبتاً دوری از مرکز گرانش نیز تولید می‌شوند (خارج از شعاع شوارتس‌شیلد) و البته برد امواج الکترومغناطیسی کمتر از برد میادین گرانشی نیست. از طرف دیگر این اجرام نوترونی خاموش نیستند؛ بلکه چنین تصور می‌شود که همانند سیاره زمین در مرکز خود واکنش‌های هسته‌ای بخصوصی انجام می‌دهند که این واکنش‌های هسته‌ای (انفجارت) می‌تواند باعث تغییر در سرعت دوران (سرعت زاویه‌ای) یا لرزش در آنها شود، در واقع سرعت زاویه‌ای ستارگان نوترونی ثابت نیست و در هر لحظه تغییر می‌کند و همواره لرزه‌هایی در آنها وجود خواهد داشت که آشکار هم می‌شوند .علت دیگر شکافته شدن و ترک‌برداشتن لایه‌های خارجی جرم نوترونی است؛ یعنی چیزی که ما آن را شکستن گسل و زمین‌لرزه می‌نامیم در حقیقت اجرام نوترونی نیز با شکست لایه‌های خود و به دنبال آن لرزش‌های بسیار شدیدی روبرو هستند که انرژی آنها به‌صورت امواج رادیویی به‌طرف ما پرتاب می‌شود.

  

کیهان زودتر از آنکه انتظارش را داریم به پایان خود خواهد رسید !

جرم اجرام نوترونی روبه‌افزایش است :

تجزیه‌وتحلیل ژرف‌ترین تصویر تلسکوپ فضایی هابل از کیهان نشان داده است که سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر که در مرکز کهکشان‌ها یافت می‌شوند، از ابتدا با این اندازه متولد نشده و به دنبال ترکیب کهکشان‌ها با یکدیگر، رشد کرده و به این اندازه رسیده‌اند .

راجیر ویندهورست، از دانشگاه ایالتی آریزونا و عضو یکی از دو گروه انجام‌دهنده این تحقیق، می‌گوید؛ با بررسی کهکشان‌های دوردست در تصویر فراژرف هابل  (hudf ) ، نخستین مدارک در مورد ارتباط بین رشد سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم و ترکیب کهکشان‌ها به‌دست‌آمده است. سیاه‌چاله‌ها از طریق جذب و بلعیدن ستارگان، غبار و گاز رشد می‌کنند.

 

تصویر فرضی فوق بلعیده‌شدن یک ستاره توسط جرم نوترونی را نشان می‌دهد .

 

هنگامی که دو کهکشان با یکدیگر ترکیب می‌شوند این نوع اجرام بیشتر در دسترس سیاه چاله‌های مرکزی قرار می‌گیرند. دو تیم تحقیق کننده روی این موضوع نتایج کار خود را در کنفرانس خبری در دهم ژانویه که در دویست و هفتمین جلسه انجمن نجوم آمریکا در شهر واشنگتن برگزار شد، اعلام کردند .

سیاه‌چاله جسمی بسیار پرجرم است که به دلیل جرم بالای خود و چگالی بسیار زیاد آن تمایل به بلعیدن تمام اجرام موجود در اطراف خود را دارد. بر اساس یک نظریه، در مرکز کهکشان‌ها ابر سیاه‌چاله‌هایی وجود دارند که باعث می‌شوند تا کهکشان به شکل منسجم در بیاید و به‌دور سیاه‌چاله بچرخد. بررسی‌های جدید نشان می‌دهند که این ابر سیاه‌چاله‌ها بر اثر ترکیب دو کهکشان و بلعیدن مقدار بیشتری ماده، بزرگ‌تر می‌شوند و رشد می‌کنند. به این عمل «تغذیه سیاه‌چاله» می‌گویند .

مطالعات انجام شده در «تصویر فراژرف هابل»، پیش‌بینی‌های شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را تأیید می‌کند. در این مدل‌ها، کهکشان‌های تازه ترکیب شده آن‌قدر از غبار پوشیده شده‌اند که منجمان جذب و بلعیده‌شدن جرم‌های بسیار بزرگ توسط سیاه‌چاله مرکزی را نمی‌بینند. پس از وقوع این ترکیب‌های کهکشانی، صدها میلیون تا یک میلیارد سال طول می‌کشد تا غبار ایجاد شده در اطراف کهکشان ترکیبی پاک شود و منجمان تغذیه سیاه‌چاله مرکزی توسط ستارگان و گازها را مشاهده کنند. یکی از علائم وقوع این تغذیه، تغییر روشنایی این کهکشان‌ها در طول زمان است .

دو تیم «تصویر فراژرف هابل» معتقدند که در تحول کهکشان‌ها دو بخش کاملاً جدا وجود دارد؛ بخش اول یا مرحله نوزادی که نمایانگر کهکشان‌هایی است که تازه به هم پیوسته‌اند و غبار موجود در اطراف آنها مانع از دیده‌شدن سیاه‌چاله مرکزی می‌شود و بخش دوم مرحله تغییرات نوری است که در آن کهکشان ترکیبی آن‌قدر از غبار پاک شده است که مواد در حال بلعیده‌شدن در اطراف سیاه‌چاله اصلی قابل‌رؤیت هستند .

« ویندهورست » توضیح می‌دهد؛ «تفاوت واضح بین این دو بخش بسیار تعجب‌آور است؛ چون معمولاً عقیده بر این است که ترکیب کهکشان‌ها و فعالیت سیاه‌چاله‌های مرکزی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند. در اطراف کهکشان ما بیشتر کهکشان‌های بالغ موجودند که برای درک چگونگی شکل‌گیری آنها، باید جوانی و نوزادی آنها را بررسی کرد. ما به‌وسیله «تصویر فراژرف هابل» تصاویری از کهکشان‌های اولیه به دست می‌آوریم که به ما کمک می‌کند تا کهکشان‌های جوان را بررسی کنیم » .

ارتباط بین رشد کهکشان‌ها در جریان ترکیب آنها و تغذیه سیاه‌چاله‌های مرکزی مدت‌ها مورد بررسی بوده است، اما نتایج سال‌ها بی‌فایده بوده‌اند . «ست کوهن» از دانشگاه آریزونا و سرپرست یکی از دو تیم می‌گوید؛ «زمینه ژرف هابل اطلاعاتی باکیفیت بالا فراهم کرده و این نخستین اطلاعاتی است که به‌وسیله آن، این نظریه آزمایش شده است. ما در این پژوهش روی ۵۰۰۰ کهکشان دوردست در مدت ۴ ماه مطالعه کرده‌ایم ».

شواهد تصویر فراژرف هابل توجه منجمان را به ارتباط بین رشد سیاه‌چاله‌های غول‌آسا و رشد کهکشان‌ها جلب کرده است. تیمی به سرپرستی «آمبرا استرا» از دانشگاه ایالتی آریزونا، تصویر فراژرف هابل را برای یافتن کهکشان‌های نوزاد جستجو کردند. این دسته از کهکشان‌ها به‌خاطر وجود گره‌ها و دم‌هایی که بر اثر ترکیب کهکشان‌ها ایجاد شده است به این نام معروف‌اند .

این قسمت‌ها (گره و دم) هنگامی پدیدار می‌شوند که کهکشان‌ها اثر گرانشی خود بر ستارگان را ازدست‌داده و تعدادی از آنها را در فضا رها می‌کنند. این تیم در حدود ۱۶۵ کهکشان نوزاد یافت که ۶ درصد کل تعداد این کهکشان‌ها را تشکیل می‌دهد . «استران» می‌گوید؛ این کهکشان‌های نوزاد هیچ‌گونه تغییر در روشنایی از خود نشان نمی‌دادند. هنگامی که تغییرات روشنایی پدیدار شود، نور از موادی که در اطراف سیاه‌چاله موجودند تابش می‌شود .

این مواد قبل از بلعیده‌شدن گرم شده و شروع به تابش می‌کنند. هر چه این مواد به سیاه‌چاله نزدیک‌تر می‌شوند، روشنایی آنها به‌سرعت تغییر می‌کند. این مطالعه روی کهکشان‌های نوزاد بیان می‌کند که سیاه‌چاله‌ها در کهکشان‌های ترکیبی از غبار پوشیده شده‌اند و در نتیجه مشاهده ماده بلعیده شده برای ما غیرممکن است

تیم «کوهن» در مورد روشنایی ۴۶۰۰ جرم در تصویر فراژرف هابل مطالعه کرده‌اند. این تیم در مورد ۴۵ جرم که یک درصد کهکشان‌های کم‌نور مطالعه شده را تشکیل می‌دهند، تغییرات قابل‌ملاحظه‌ای در روشنایی را ثبت کردند. این واقعیت نشان می‌دهد که کهکشان‌ها احتمالاً شامل سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرمی هستند که از ستارگان و گازها تغذیه می‌کنند .

« ویندهورست » می‌گوید ؛ «مدت تغذیه یک سیاه‌چاله معمولی در حدود چند میلیون سال است. این همانند آن است که این سیاه‌چاله ۱۵ دقیقه در روز را به تغذیه و بلعیدن اجرام نزدیک خود اختصاص دهد». تجزیه‌وتحلیل زمینه ژرف هابل نیز مطالعات قبلی تلسکوپ فضایی هابل روی سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر در مرکز کهکشان‌های نزدیک را تقویت می‌کند .

این مطالعات نشان داده بودند که ارتباط نزدیکی بین جرم حباب مرکزی و جرم سیاه‌چاله مرکزی در کهکشان‌ها برقرار است. کهکشان‌ها از سیاه‌چاله‌های مرکزی با جرمی در حدود چند میلیون تا چند میلیارد جرم خورشید تشکیل شده‌اند .

گمان می‌رود سیاه‌چال‌های مشابه ولی بزرگ‌تری با جرم‌هایی نزدیک به یک‌صد میلیون برابر خورشید وجود داشته باشند که در مراکز کوازارها قرار دارند. ماده‌ای که درون چنین سیاه‌چال مافوق سنگینی فرومی‌افتد یگانه منبع پر قدرتی را به وجود می‌آورد که بتواند آن مقادیر عظیمه انرژی را که این اجسام در حال انتشار آنها هستند تبیین و تشریح کند، به‌محض آنکه ماده به درون سیاه‌چال تنوره می‌کشد آن را در همان جهتی به دوران در آورد که موجب پیدایش یک میدان مغناطیسی شود که تااندازه‌ای شبیه میدان مغناطیسی زمین است. ماده ساقطه در این سیاه‌چال در نزدیکی آن ذراتی بسیار پرانرژی تولید خواهد کرد و میدان آهن‌ربایی حاصله به‌اندازه‌ای توانمند است که می‌تواند این ذرات را به‌صورت افشانه‌هایی در آورد که از دو انتهای محور دوران یعنی در امتداد قطب‌های شمال و جنوب سیاه‌چال به بیرون فوران کنند چنین افشانه‌ای در تعدادی از کهکشان‌ها و کوازارها واقعاً مشاهده شده‌اند . "

 

 

البته تصور و قبول وجود یک جرم نوترونی واحد در هسته کهکشان به این اندازه کار دشواری است، بلکه کهکشان‌ها نیز همانند هسته‌های سنگین عناصر، در هسته‌های خود ممکن است تعدادی از اجرام نوترونی را جا داده باشند که به‌سرعت در حال چرخش به‌دور خود و یکدیگرند و چنین تصور می‌شود که جرم واحدی را تشکیل داده‌اند. به‌هرحال با افزایش جرم اجرام نوترونی، این اجرام اولاً به جرم بحرانی خود نزدیک شده و واکنش هسته‌ای از نوع چهارم در آنها شروع خواهد شده (مراجعه شود به واکنش هسته‌ای از نوع چهارم) و ثانیاً با افزایش جرم این اجرام، سرعت مکش گازها در هسته کهکشان افزایش‌یافته و جرم بیشتری از کهکشان تبدیل به نوترون خواهد شده که در نهایت کهکشان‌ها تعادل خود را از دست خواهند داد برای اینکه می‌توانیم جرم یک کهکشان را به دو قسمت کلی تقسیم کنیم

1-      جرم هسته

2-      جرم ستارگان و گازهای پیرامون هسته،

در واقع جرم قسمت اول همواره روبه‌افزایش بوده؛ ولی جرم قسمت دوم همواره روبه‌کاهش است و این سرعت‌کاهش و افزایش به‌صورت تصاعدی رو به فزونی دارد که در نهایت باعث فروریختن (رمبش) کل جرم کهکشان به درون‌هسته، همانند انفجار ابر نو اختران خواهد شد . به این دلیل ممکن است همواره مقداری گاز از خارج کهکشان به داخل آن تزریق شود.

 

توجیه حلقه نورانی حاصل از انفجار ابرنواختر 1987A :

 

تنها بیست سال پیش، ستاره‌شناسان به یکی از قدرتمندترین انفجارها در میدان دیدی که تا ۴۰۰ سال پیش یعنی تا قبل از ظهور تلسکوپ‌ها دیده نشده بود، برخورد کردند. این تصویر ابرنواختر 1987A، توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است .

 

 

چیزی که ما اکنون به نام ابرنواختر 1987A  که در ابر مغناطیسی بزرگی در ۲۳ فوریه ۱۹۸۷ در اثر انفجار بزرگی کشف شد می‌شناسیم، اطلاعات زیادی را برای ستاره‌شناسان به همراه دارد. این ابرنواختر حدود ۱۶۳ هزار سال پیش منفجر شد. این خود به مانشان می‌دهد که چه مقدار طول می‌کشد تا نور آن به ما برسد. تلسکوپ فضایی هابل نشان داد که چقدر ابر نو اختران پیچیده‌تر از آن هستند که ستاره‌شناسان تصور می‌کردند .

تصویر گرفته شده حلقه نورانی بسیار زیبایی را از چرخش مواد به‌دور ابرنواختر نشان می‌دهد. این حلقه برای سال‌ها در آن مکان بوده است؛ اما ابرنواختر 1987A  آن را مانند یک موج نورانی در حال ارتعاش از میان مواد گازی نورانی‌تر کرده است. همین‌طور که این حلقه نورانی وسیع‌تر می‌شود، جزئیاتی را درباره رفتار ستاره قبل از انفجارش به ما می‌دهد. این تصویر در دسامبر  ۲۰۰۶، توسط دوربین نقشه‌بردار پیشرفته هابل گرفته شد. انفجار ستاره‌ای سبب تولید عناصری نظیر کربن، آهن و عناصر سازنده ستارگان و سیارات جدید می‌شود. به‌عنوان‌مثال آهن بدن انسان از این انفجار ابرنواختری تولید می‌شود. این ابرنواختر حدود ۲۰۰۰۰ برابر جرم زمین را به‌صورت آهن رادیواکتیو آزاد می‌کند . "

تقریباً تمامی انفجارهای هسته‌ای در فضا، یک حلقه پیرامون خود به وجود می‌آورند که به حلقه انفجار معروف شده است که در اکثر برنامه‌های انیمیشن‌سازی (پویانمایی)، فرایندی جهت شبیه‌سازی آن راه‌اندازی و تعبیه شده است. این حلقه مشاهده شده توسط کیهان‌شناسان همان دوران میدان الکتریکی قوی پدیدار شده است که ذرات باردار (اتم‌های یونیزه، پلاسما) مجبورند در راستای این میدان به حرکت مارپیچی خود ادامه دهند، در مورد انفجار ابرنواختر 1987A  باید گفت که این میدان الکتریکی به علت دوران ستاره قبل از انفجار موجود بوده است و بعد از انفجار علی‌رغم اینکه ذرات باردار مجبور بوده‌اند در امتداد این میدان الکتریکی همچون دیسک به‌دور ستاره چرخیده و از آن دور شوند، جرم نوترونی تشکیل شده بعد از انفجار هم به قدرت میدان الکتریکی موجود افزوده است و همچون تخلیه الکتریکی درون گازهای رقیق باعث نورافشانی توده گازی شکل پیرامون خود می‌شود و همچنین این فرایند باعث جلوگیری از سردشدن گاز جدا شده از ابرنواختر می‌شود. شاید این گازها بعد از تکامل فرایند انفجار، تبدیل به دیسک تجمعی شوند. موضوع بسیار مهم اینکه چرخش ذرات باردار به‌دور باقیمانده ابرنواختر 1987A  (جرم نوترونی) نشان می‌دهد که پدیده دوران میادین الکتریکی به علت دوران مراکز میادین الکتریکی وجود دارد و به همین دلیل این حلقه زیبا شکل‌گرفته است. برسی تمامی پدیده‌های موجود در عالم در نهایت ما را متوجه وجود پدیده دوران میادین الکتریکی و گرانشی می‌کند که بسیار شگفت‌انگیزند، چرا که می‌توانند خواص میدان الکتریکی و گرانشی را دگرگون کنند .

اگر سیاه‌چاله‌ها وجود دارند آیا می‌توانند تمامی جرم‌های عالم را در خود ببلعند؟

جواب سؤال این است که چون اجرام نوترونی دوران دارند، این مسئله باعث دوران میادین گرانشی پیرامون آنها شده و اجرام سنگین موجود در پیرامون آنها مجبور به چرخش حول آنها خواهند شد که در این میان گازها محکوم به سقوط به مرکز گرانش اجرام نوترونی هستند و اجرام سنگین تحت شرایط بخصوصی در کام سیاه‌چاله‌ها فرونرفته و به‌این‌علت بخصوص، فعلاً تمامی اجرام عالم در کام اجرام نوترونی فرونمی‌روند . ولی به‌هرحال دیریازود این روی داد اتفاق خواهد افتاد و در نهایت تمامی اجرام عالم در کام اجرام نوترونی فرورفته و حتی اجرام نوترونی بزرگ‌تر، اجرام نوترونی کوچک‌تر را در خود ادغام خواهند کرد.     

 

سفید چاله چیست؟

 

طبق تعریف "/ معادله نسبیت عام دارای زیرساخت ریاضی محکمی است که با زمان متناسب است و مزیت آن هم این است که می‌توان زمان را به سریع‌تر از آنکه به آینده برود به عقب برد .

اگر شما این معادله را که بتواند روی زمان کنترل داشته باشد، برای سیاه‌چاله بنویسید نتیجه‌اش شیی به نام سفید چاله خواهد بود که کاملاً خلاف سیاه‌چاله به نظر می‌رسد به این مفهوم که اگر چیزی از دام سیاه‌چاله نمی‌تواند بگریزد، چیزی نخواهد توانست به دام سفید چاله بیفتد، در واقع اگر سیاه‌چاله کارش بلعیدن باشد سفید چاله کارش بیرون انداختن است .

در واقع سفید چاله‌ها در دنیای ریاضی زندگی می‌کنند و این بدان معنا نیست که حتماً باید در دنیا وجود داشته باشند در حقیقت آنها اصلاً وجود خارجی ندارند؛ زیرا راهی برای تولید آنها وجود ندارد . "

سفر به گذشته غیرممکن به نظر می‌رسد برای اینکه این موضوع بیشتر از آنکه پدیده‌ای فیزیکی به نظر برسد، پدیده‌ای بیولوژیک است، به این معنی که ما در سفر به گذشته مجبور به کشتن زندگان و زنده کردن مردگانیم، به‌طورکلی یعنی نابودکردن چیزهایی که به وجود آمده‌اند و پدیدارکردن چیزهایی که نابود شده‌اند که بسیار غیرممکن است. ولی ما می‌توانیم چنین تصور کنیم که یک سفید چاله یک جرم نوترونی با سرعت دوران غیرمعمول و بسیار زیاد است که در این حالت بخصوص پدیده وارونگی میدان گرانشی برای آن روی داده است، در این حالت گرانش به ضد گرانش تبدیل می‌شود و شتاب گرانش به‌شتاب گرانش منفی تبدیل خواهد شد و جرم نوترونی بجای جذب ماده، آن را به‌شدت از خود می‌راند. مبحث چگونگی پدیدارشدن میدان گرانش منفی [نیروی ضد جاذبه، انرژی تاریک، توجیه حرکت شتاب‌دار کهکشان‌ها در کیهان] ، وارونگی میدان گرانشی .  

 

تازه‌هایی در باره سیاه‌چاله‌ها :

دانشمندان ناسا با همکاری جمعی از همکاران بین‌المللی خود و با کمک ماهواره ژاپنی "سوزاکو" به مشاهدات شگفت‌انگیز و جدیدی از سیاه‌چاله‌ها دست یافته‌اند. جزئیات عجیبی از فضا و زمان منحنی‌وار که پیش‌ازاین با این دقت مشاهده نشده بود .

مشاهدات عبارت بودند از اندازه‌گیری سرعت چرخش سیاه‌چاله‌ها و نیز اندازه‌گیری زاویه ریزش مواد به داخل آن. این مشاهدات بر پایه عکس‌العمل نور در هنگام نزدیکی به یک سیاه‌چاله و رسیدن به مرزی که به آن "مرز آهنی K " گفته می‌شود صورت‌گرفته است . وجود این نوار مرزی که تا کنون به علت فقدان شواهد کافی مورد تردید قرار داشت اکنون با قاطعیت ثابت شده است و به‌عنوان یک معیار قابل‌قبول از جاذبه خردکننده سیاه‌چاله‌ها مورد قبول قرار گرفته است. ماهواره سوزاکو مجهز به جستجوگر اشعه ایکس و طیف‌نگار اشعه ایکس است. این دو دستگاه به‌اتفاق این قابلیت را دارند که طیف گسترده‌ای از انرژی‌های اشعه ایکس را بخصوص آن دسته از اشعه‌های ایکس با سطوح بالاتری از انرژی را شناسایی کنند. به این منظور برای شروع، سیاه‌چاله‌هایی با جرم‌های فوق‌العاده زیاد در اولویت گرفته‌اند. این‌گونه سیاه‌چاله‌ها در مرکز اغلب کهکشان‌ها وجود دارند و جرمشان معادل با جرم میلیون‌ها تا بیلیون‌ها خورشید در محدوده‌ای به وسعت کل منظومه شمسی ما است .

 

 

سیگنال‌های طیفی سیاه‌چاله‌هایی که "سوزاکو" آنها را ردیابی کرده است پیش‌ازاین هم توسط ماهواره اروپایی" نیوتن" دیده شده بود؛ اما سوزاکو از حساسیت بسیار بالاتری نسبت به انواع پیشین خود برخوردار است

مجموعه‌ای از مشاهدات صورت‌گرفته با سوزاکو نشان می‌دهد که مرز آهنی K در تمامی کهکشان‌ها وجود دارد و سیگنال‌های دریافتی از آن ناشی از وجود جاذبه شدید در جوار این مرز است. به همین علت هدف بلندمدت اکتشافات فضایی ناسا بر مبنای کشف و شناسایی مرز آهنی K برای يافتن تصویری مشخص از یک سیاه‌چاله قرار گرفته است .

این گروه تحقیقاتی با بررسی کهکشان MCG-6-30-15 به این نتیجه رسیدند كه صفحه چرخانی از مواد سیاه‌چاله را تغذیه می‌کند که اصطلاحاً صفحه تغذیه‌کننده نامیده می‌شود و زاویه ۴۵ درجه نسبت به خط دید ما می‌سازد. چنین اندازه‌گیری دقیقی پیش‌ازاین امکان‌پذیر نبوده است. در واقع وجود مرز آهنی   K کلید معمای اندازه‌گیری جرم و انرژی یک سیاه‌چاله است .

 

 

به‌تازگی ناسا با همکاری جمعی از دانشمندان ایتالیایی با استفاده از داده‌های ارسالی فضاپیمای "سوئیفت" برای اولین‌بار توانست نوع موادی که از سیاه‌چاله‌ها به خارج از آن پرتاب می‌شوند را مشخص  کند .

مواد موجود در این فوران‌های سیاه‌چاله‌ای عموماً در کوازارها و سایر اجرام سماوی نیز دیده می‌شوند این مواد اغلب با سرعت نور به خارج پرتاب می‌شوند. این تیم تحقیقاتی موفق به گشودن معمایی شده است که پیشینه آن به دهه هفتاد میلادی بر می‌گردد .

فوران‌های مواد سیاه‌چاله‌ای عموماً مرزهای کهکشان‌ها را برای صدها هزار سال نوری در می‌نوردند. آنها از منابع اولیه توزیع مواد و انرژی در جهان و همچنین کلید فهم و درک چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها و بسیاری معماهای گشوده نشده همچون منشأ انرژی در جهان هستند. فوران‌های سیاه‌چاله‌ای یکی از بزرگ‌ترین پارادوکس‌های (تناقض‌های) موجود در اخترشناسی هستند چرا که از یک سو هیچ‌چیزی در جهان نمی‌تواند از جاذبه فوق‌العاده شدید سیاه‌چاله‌ها بگریزد و از سوی دیگر مواد سیاه‌چاله‌ای با سرعت نور به فضای لایتناهی پرتاب می‌شوند. ما هنوز نمی‌دانیم این فوران‌ها چگونه شکل می‌گیرند و تنها چیزی که تا حال به قطعیت دریافته‌ایم این است که از چه موادی تشکیل شده‌اند. مبحث سیاه‌چاله‌ها برای چندین دهه است که به بحث داغ روز محافل علمی تبدیل شده است دانشمندان اکنون همگی بر این ایده اتفاق‌نظر دارند که مواد فورانی یا باید از الکترون و پوزیترون تشکیل شده باشند و یا از الکترون و پروتون. البته اطلاعات حاصله از فضاپیمای "سوئیفت" شواهدی دال بر وجود پروتون در این مواد را دارد .

اغلب کوازارها نیز فوران‌هایی دارند. یک کوازار هسته یک کهکشان است که انرژی‌اش توسط یک سیاه‌چاله ابر جرم که جرمی معادل میلیون‌ها خورشید ما را دارد تأمین می‌شود. مواد پاشنده در دو جهت مخالف فوران می‌کنند از صفحه گاز چرخانی که گرداگرد سیاه‌چاله در چرخش است .

این تیم تحقیقاتی، نوعی کوازار را با نام بلازار مورد بررسی قرار دادند، بلازارها  کوازارهایی هستند که جهت فوران‌هایشان همیشه رو به سمت ما است انگار که در مقابل یک لوله تفنگ قرار گرفته باشیم. این تیم دو بلازار را موردمطالعه قرار دادند 0212+735 و PKS 0537-286 كه در فاصله ده بیلیون سال نوری از ما قرار دارند .

تا پیش‌ازاین تلسکوپ‌ها قدرت دیدن جزئیات فوران‌های سیاه‌چاله‌ای را که در طول‌موج‌های بین طول‌موج امواج اشعه ایکس و طول‌موج امواج اشعه گاما و باانرژی معادل ده کیلو الکترون‌ولت ( keV ) و حتی بیشتر به فضا پرتاب می‌شوند را نداشتند .

این تیم در مسیر تحقیقات خود به فوتون‌هایی برخورد کرده است که پس از رسیدن به حداکثر ۱۰ keV دچار افت انرژی می‌شوند این همان فوتون‌های اشعه ایکس است که تا ۱۰ keV  به اوج انرژی خود می‌رسند و سپس افت می‌کنند. این کشف وجود زوج‌های الکترون - پوزیترون را رد می‌کند .

این تجزیه‌وتحلیل در چندین مرحله انجام شد. اطلاعات "سوئیفت" براین‌اساس بود که سرعت پاشندگی مواد سیاه‌چاله‌ای تا ۹۹٫۹ درصد به‌سرعت نور نزدیک است و ۲۰۰ بیلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون ذره را با خود  به همراه دارد. باتوجه‌به این مسئله دانشمندان توانستند در وهله اول کل انرژی جنبشی این مواد را محاسبه کنند و در قدم بعدی با مقایسه بین میزان این انرژی جنبشی با میزان انرژی فوتون‌های نور توانستند جرم مواد پاشنده و در نهایت ترکیبات آن را به دست آورند .

میزان جرم محاسبه شده تقریباً به‌اندازه جرم سیاره مشتری است به این صورت که مرکز سیاه‌چاله همانند یک مسلسل جرمی معادل مشتری را با سرعتی نزدیک به‌سرعت نور به خارج از کهکشان پرتاب می‌کند و انرژی فوق‌العاده زیادی را در جهان تولید می‌کند .

این یافته یک سرآغاز مهم برای دانستن این نکته است که مواد چگونه شکل‌گرفته‌اند و هدفی برای فعالیت‌های آتی ناسا با استفاده از تلسکوپ فضایی GLA    و ماهواره ژاپنی سوزاکو خواهد بود .  "

همان‌طور که قبلاً گفتیم :

۱-  در هسته کهکشان‌ها يک جرم نوترونی واحد وجود ندارد؛ بلکه هسته کهکشان‌ها تشکیل شده از چندین جرم نوترونی به تعداد زیاد است

۲ -  هیچ پارادوکسی ( تناقضی ) در رفتار اجرام نوترونی وجود ندارد، رفتاری که در آنها به‌صورت دوگانه مشاهده می‌شود کاملاً قابل‌توجیه هستند چرا که ما دانستیم فوران‌های ذرات باردار چگونه انجام می‌گیرد و علت آن چیست 

۳ -  اطلاعات حاصله از فضاپیمای "سوئیفت" کاملاً درست است، اجرام نوترونی، پروتون‌ها را پرتاب ولی الکترون‌ها را دریافت می‌کنند و علت آن قبلاً توضیح داده شده است

۴ -  باتوجه‌به اینکه این تیم در مسیر تحقیقات خود به فوتون‌هایی برخورد کرده است که پس از رسیدن به حداکثر ۱۰ keV دچار افت انرژی می‌شوند و این همان فوتون‌های اشعه ایکس است که تا ۱۰ keV  به اوج انرژی خود می‌رسند و سپس افت می‌کنند. این کشف وجود زوج‌های الکترون - پوزیترون را رد می‌کند؛ چون طبق نظریات فعلی مینیمم مقدار انرژی لازم جهت تولید زوج تقریباً 1.02Mev  است و چنین به نظر می‌رسد که تئوری هاوکینگ مربوط به تبخیر سیاه‌چاله‌ها درست نباشد و اجرام نوترونی در بیشتر موارد با افزایش جرم روبرو هستند که این افزایش، تصاعدی بوده و می‌تواند خیلی سریع منجر به بروز عدم تعادل در کیهان و در نهایت انهدام آن شود .

 

 

عکس فوق توسط آشکارسازی اشعه ایکس گرفته شده است، حجم کروی شکل بیانگر ذرات پراکنده شده توسط انفجار ابرنواختری و نقطه نورانی در مرکز کره، نشان دهند ستاره نوترونی به وجود آمده است که در حال گسیل اشعه ایکس است. این تصویر مدرک کاملی دال بر وجود اجرام نوترونی در فضاست .

افشانندگی و پرتاب ذرات باردار مثبت توسط یک جرم نوترونی دوار با سرعت زاویه‌ای زیاد، چیزی شبیه به عکس‌های زیر است؛ البته تصاویر زیر مربوط به اجرام نوترونی نیست؛ بلکه ساختار مشابهی با اجرام نوترونی چرخان یا دوار دارند .

 

 

کهکشان بیضوی NGC 5128 كه به قنطورس A نیز مشهور است، يکی از نزدیک‌ترین کهکشان‌های فعال به زمین است، ولی در برابر دو ابر کروی حاصل از سیاه‌چاله مرکزی این کهکشان، بسیار کوچک به نظر مي‌رسد.

کهکشان ان. جی. سی ۵۱۲۸ یک کهکشان بیضوی به قطر حدود ۷۰ هزار سال نوری است که ۱۲٫۴ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارد. این کهکشان در صورت فلکی جنوبی قنطورس واقع شده و با دوربین‌های دوچشمی و تلسکوپ‌های آماتوری قابل‌تشخیص است.

 

تصویر فوق که به‌تازگی از ترکیب رصدهای ۹ رصدخانه رادیویی در نیمکره جنوبی به‌دست‌آمده، دقیق‌ترین تصویر در بررسی فعالیت‌های این کهکشان است. در مرکز این کهکشان، ابر سیاه‌چاله‌ای ۵۵ میلیون بار سنگین‌تر از خورشید (تقریباً ۱۰ برابر سنگین‌تر از سیاه‌چاله مرکزی کهکشان راه شیری) وجود دارد که گرانش آن، فورانی جت‌مانند از ذرات ماده را ایجاد می‌کند. این ذرات با سرعت یک‌صد هزار کیلومتر بر ثانیه (یک‌سوم سرعت نور در خلأ) به بیرون شلیک می‌شوند و این دو حباب بزرگ را پدید می‌آورند که امواج رادیویی بسیار قوی از آن ساطع مي‌شود.

 

 

تصویر دوم نیز ترکیبی از تصاویر پرتوی ایکس (آبی) به‌دست‌آمده از رصدخانه فضایی چاندرا با تصاویر ریزموج (نارنجی) و نور مرئی این کهکشان است که جت‌های نسبیتی فوران‌یافته از ابرسیاه‌چاله سنگین مرکز کهکشان را به همراه ابرهای کروی حاصل از آن نشان می‌دهد. درازای این جت‌های ماده حدود یک میلیون سال نوری تخمین زده می‌شود و اگر می‌شد این حباب‌ها را در نور مرئی دید، آن‌گاه این کهکشان ۲۰ برابر بزرگ‌تر از ماه بدر در آسمان دیده مي‌شد!

اگر جهت‌گیری این کهکشان عمود بر خط دید ما نبود و زاویه‌ای دیگر داشت، به‌جای امواج رادیویی، پرتوهای قوی ایکس و گاما از این کهکشان به زمین می‌رسید و قنطورسA  به‌جای کهکشان فعال رادیویی جزو اختروش‌ها یا بلازارها دسته‌بندی مي‌شد.

 

 

محمدرضا طباطبايي    25/6/86

https://www.ki2100.com