سياه چاله‌ها و ستارگان نوتروني
نویسنده: محمدرضا طباطبايي
يادآوري: منظور ما از جرم نوتروني در اين مبحث ، يك سياه چاله و يا يك ستاره نوتروني ميباشد .
علت اختيار شكل تورس براي بعضي از اجرام نوتروني اين است كه سرعت دوران بعضي از آنها آنقدر زياد است كه نيروي گريز از مركز باعث پخ و تو خالي شدن آنها ميشود ، سرعت دوران بعضي از آنها چند هزار دور در ثانيه تخمين زده ميشود و سرعت حركت بعضي از ستارگان نوتروني 4000 كيلومتر در ثانيه اندازه گيري شده است . اجرام نوتروني ميتوانند در مشخصات فيزيكي بسيار متنوع و گوناگون باشند
يك ستاره نوتروني در هر ثانيه بيش از 1120 بار دور خود مي‌چرخد.
به گزارش سايت اينترنتي "space.com"، اين ستاره نوتروني در حقيقت بقاياي سوخته ستاره عظيمي است كه هم اكنون به چگالي بسيار زيادي دست يافته كه اين ميزان چگالي پيش از اين تنها در سياه چاله‌ها مشاهده شده است .
به گفته ستاره شناسان ، چگالي اين ستاره نوتروني به اندازه‌اي زياد است كه براي درك آن بايد بتوانيم تمامي جرم ستاره خورشيد را در منطقه‌اي به ابعاد يك شهر جاي بدهيم . ماده در اين ستاره به اندازه‌اي فشرده شده است كه تنها جرمي برابر با يك بند انگشت از اين ستاره ، در كره زمين صدها بيليون تن وزن خواهد داشت .
ستاره شناسان عقيده دارند دليل چرخش دوراني سريع اين ستاره ، تمركز شديد تمامي انرژي حركتي آن است . در اين ستاره نوتروني كه خود بازمانده يك ستاره عظيم است، هر از چند گاهي انفجارهاي حرارتي - هسته‌اي بزرگي رخ ميدهد و پرتوهاي اشعه ايكس از آن منتشر ميشوند . هم اكنون ستاره شناسان آژانس فضايي اروپا با استفاده از ماهواره‌ي "اينتگرال" اين سازمان با مشاهده همين انفجارها موفق به اندازه گيري سرعت چرخش اين ستاره ، به نام XTE J1739-285 شده‌اند .
ستاره مذكور هم اكنون با سرعت 1120 چرخش در هر ثانيه ، دور محور خود مي‌گردد . بيشترين ركورد ثبت شده براي چرخش وضعي ستاره‌ها پيش از اين به ستاره نوتروني ديگري تعلق داشت كه در هر ثانيه 760 بار دور خود مي‌چرخيد .
به گفته "اريك كولكرز" دانشمند آژانس فضايي اروپا ، سرعت چرخش اين ستاره بيشتر از ميزاني است كه ما در گذشته تصور مي‌كرديم كه ممكن است براي يك ستاره اتفاق بيافتد و به همين علت بايد مشاهدات بيشتري براي تاييد سرعت چرخش ستاره مذكور انجام شود .
دانشمندان عقيده دارند ، سرعت چرخش ستاره‌ها داراي يك حد بالاي نهايي است كه چنانچه سرعت چرخش يك ستاره از آن بالاتر رود ، ستاره از هم مي‌پاشد .
با اين وجود از آنجا كه ساختار ستاره‌هاي نوتروني هنوز دقيقا مشخص نيست ، دانشمندان نيز نمي‌توانند حد بالاي سرعت چرخش دوراني اين ستاره‌ها را تعيين كنند . به غير از ستاره‌هاي نوتروني ، برخي سياه چاله‌ها نيز از جمله اجرام آسماني عظيم با سرعت چرخش وضعي بالا هستند . سال ميلادي گذشته ستاره شناسان موفق به كشف سياه چاله‌اي شدند كه با سرعت 950 دور در ثانيه حول خود مي‌چرخد . براي مقايسه ، ستاره خورشيد در منظومه شمسي با سرعتي بسيار كمتر و در هر 36 روز تنها يك بار حول محور خود مي‌چرخد . "
با توجه به اين چنين سرعتهاي دوراني بالايي براي يك جرم نوتروني ، ميتوان با در نظر گرفتن نيروي گريز از مركز وارده بر پيكره آن و مقاومت بسيار زياد شبكه نوتروني ، براي سرعتهاي بيشتر از 1000 دور در ثانيه شكل زير را تصور نمود:
به هر حال ميتوان سه لايه كلي براي جرم نوتروني در نظر گرفت:
1- هسته مركزي، متشكل از نوترون‌هاي خالص
2- لايه مياني، مخلوطي از نوترونها و پروتونها
3- لايه خارجي، پروتون خالص ، به شكل زير توجه نماييد
پوسته قرمز رنگ بيانگر تجمع پروتونهاي خالص در سطح خارجي يك جرم نوتروني دوار است كه جهت درك موضوع به مقدار 30 درجه برش خورده است.
شكل فوق جرم نوتروني قبلي را از پهلو نشان ميدهد ، خطوط آبي رنگ ، بيانگر ميدان مغناطيسي حاصل از دوران ميدان الكتريكي است و اين ميدان مغناطيسي به واسطه وجود ميدان الكتريكي و گرانشي فوق‌العاده قوي و شديد جرم نوتروني ، از كناره‌ها بريده و يا اينكه به شدت خم شده است و بعد از خوابيدن بر ميدان الكتريكي و گرانشي به صورت موازي در آمده است .
شكل فوق نماي پرسپكتيو همان جرم دوار نوتروني را نشان ميدهد ، مارپيچ‌هاي بنفش رنگ كه جهت تاب خوردن آنها هم جهت با دوران ميدان الكتريكي است ، مسير ورود ( سقوط ) ذرات باردار منفي به داخل جرم نوتروني و همچنين خروج ( پرتاب ) ذرات باردار مثبت را نشان ميدهد ، براي اينكه ما به صورت قراردادي امتداد نيروها و يا بردارهاي ميدان الكتريكي مثبت را از داخل به خارج ميدان در نظر مي‌گيريم . براي واضح بودن رسم ، فقط يك سطح از سه ميدان گرانشي ، الكتريكي و مغناطيسي رسم شده است و ميتوانيم شكل فوق را در تمامي ابعاد توسعه دهيم . در حقيقت چنين به نظر ميرسد كه يك جرم نوتروني باردار دوار براي ذرات باردار همانند يك شتاب دهنده فوق‌العاده قوي نجومي عمل ميكند و يك ابر جت مكش و پرتاب ذرات باردار در فضاست ،
ولي يك جرم نوتروني براي نوترونها صرفا جذب كننده به نظر ميرسد ، و علت آن اين است كه قدرت ميدان الكتريكي و مغناطيسي يك جرم نوتروني باردار به مراتب بيشتر از قدرت ميدان گرانشي آن است و در اين حالت بخصوص ، گرانش جرم نوتروني نمي‌تواند آنچنان بر ذرات باردار تاثير گذار باشد ، بلكه در نهايت اين ميدان الكترومغناطيسي جرم نوتروني است كه ميتواند براي ذرات باردار تاثير گذار باشد . يك جرم نوتروني دوار ، همچون شتاب دهنده مغناطيسي ( مداري يا چرخشي ) به ذرات باردار انرژي و شتاب ميدهد ، پديده‌اي است كه مشاهده شده و آن را پارادوكس ( تناقض ) بزرگ اجرام نوتروني مي‌شناسند و علت آن اين است كه ، زماني كه نور توان فرار از گرانش جرم نوتروني را ندارد چگونه ذرات باردار توان فرار از ميدان گرانش را خواهند داشت ؟ كه با توجه به توضيحات فوق ، مسئله‌اي كاملا ساده و طبيعي به نظر رسيده و نمي‌تواند تناقضي با ساختار فيزيكي يك جرم نوتروني باردار داشته باشد . گازهايي كه وارد ميدان گرانشي ميشوند بعد از به چرخش در آمدن به دور جرم نوتروني ، به مرور زمان واكنش هسته‌اي انجام داده و بعد از توليد و انتشار امواج الكترومغناطيسي كه بيشتر به صورت اشعه ايكس است به طرف مركز حركت و بعد از تبديل شدن به نوترون ، همراه پروتونها جذب جرم نوتروني شده كه در اين حالت مقداري از پروتونها با سرعتي نزديك به سرعت نور به خارج پرتاب ميشوند ، آنهم به صورت مارپيچي و دوراني .
لازم به توضيح است ، همانطور كه قبلا در مورد دوران ميادين گفته شد با دوران يك جرم نوتروني ، ميدان گرانشي آن نيز دوران كرده و به صورت منحني دايره‌اي شكل در مي‌آيد كه ستاره مجاور ( همدم ) آن مجبور است بدون اينكه جذب مركز گرانش شود به دور جرم نوتروني به چرخش درآيد و باريكه‌اي از گاز ستاره به صورت مارپيچ به طرف جرم نوتروني سقوط كند كه مطالعه ساختار اجرام نوتروني ميتواند پديده دوران ميادين را مشخص و معلوم كند.
ديسك تجمعي در پيرامون يك جرم نوتروني دوار ، منطقه‌اي بسيار شگفت انگيز ميباشد ، براي اينكه اتم‌هاي يونيزه شده از يك طرف تحت تاثير نيروي جاذبه گرانشي قرار مي‌گيرند و از طرف ديگر نيروي دافعه الكتريكي بر آنها اعمال ميشود كه سر انجام نهايي فرآيند ، حرارتهاي خيلي بالا به علت اصطكاكي است كه ميتوان اسم اين پديده را اصطكاك گرانشي الكترومغناطيسي ناميد كه ميتواند از شدت ميدان الكتريكي ذرات باردار كاسته و آنها را جذب هسته سياه‌چاله نمايد.
اگر سياه چاله‌ها وجود دارند آيا مي توانند تمامي جرمهاي عالم را در خود ببلعند ؟
جواب سوال اين است كه چون اجرام نوتروني دوران دارند، اين مسئله باعث دوران ميادين گرانشي پيرامون آنها شده و اجرام سنگين موجود در پيرامون آنها مجبور به چرخش حول آنها خواهند شد كه در اين ميان گازها محكوم به سقوط به مركز گرانش اجرام نوتروني هستند و اجرام سنگين تحت شرايط بخصوصي در كام سياه چاله‌ها فرو رفته و به اين علت بخصوص ، فعلا تمامي اجرام عالم در كام اجرام نوتروني فرو نمي روند . ولي به هر حال ، دير يا زود اين روي داد اتفاق خواهد افتاد و در نهايت تمامي اجرام عالم در كام اجرام نوتروني فرو رفته و حتي اجرام نوتروني بزرگتر اجرام نوتروني كوچكتر را در خود ادغام خواهند كرد .
اگر شما اين معادله را كه بتواند روي زمان كنترل داشته باشد براي سياه چاله بنويسيد نتيجه‌اش شيي به نام سفيد چاله خواهد بود كه كاملا خلاف سياه چاله به نظر ميرسد به اين مفهوم كه اگر چيزي از دام سياه چاله نمي تواند بگريزد ، چيزي نخواهد توانست به دام سفيد چاله بيافتد ، در واقع اگر سياه چاله كارش بلعيدن باشد سفيد چاله كارش بيرون انداختن است .
در واقع سفيد چاله‌ها در دنياي رياضي زندگي مي كنند و اين بدان معنا نيست كه حتما بايد در دنيا وجود داشته باشند در حقيقت آنها اصلا وجود خارجي ندارند زيرا راهي براي توليد آنها وجود ندارد . "
سفر به گذشته غير ممكن به نظر ميرسد براي اينكه اين موضوع بيشتر از آنكه پديده‌اي فيزيكي به نظر برسد ، پديده‌اي بيولوژيك است ، به اين معني كه ما در سفر به گذشته مجبور به كشتن زندگان و زنده كردن مردگانيم ، به طور كلي يعني نابود كردن چيزهايي كه بوجود آمده‌اند و پديدار كردن چيزهايي كه نابود شده‌اند كه بسيار غير ممكن ميباشد . ولي ما ميتوانيم چنين تصور كنيم كه يك سفيد چاله يك جرم نوتروني با سرعت دوران غير معمول و بسيار زياد است كه در اين حالت بخصوص پديده وارونگي ميدان گرانشي براي آن روي داده است ، در اين حالت گرانش به ضد گرانش تبديل ميشود و شتاب گرانش به شتاب گرانش منفي تبديل خواهد شد و جرم نوتروني بجاي جذب ماده ، آن را به شدت از خود ميراند ، موضوعي است كه به آن در مبحث " ساختار فيزيكي و تكنولوژي پرواز بشقاب پرنده‌ها " خواهيم پرداخت .
مشاهدات عبارت بودند از اندازه گيري سرعت چرخش سياه چاله‌ها و نيز اندازه گيري زاويه ريزش مواد به داخل آن . اين مشاهدات بر پايه عكس‌العمل نور در هنگام نزديكي به يك سياه چاله و رسيدن به مرزي كه به آن "مرز آهني K " گفته مي شود صورت گرفته است . وجود اين نوار مرزي كه تا كنون بعلت فقدان شواهد كافي مورد ترديد قرار داشت اكنون با قاطعيت ثابت شده است و بعنوان يك معيار قابل قبول از جاذبه خرد كننده سياه چاله‌ها مورد قبول قرار گرفته است . ماهواره سوزاكو مجهز به جستجو گر اشعه ايكس و طيف نگار اشعه ايكس است . اين دو دستگاه به اتفاق اين قابليت را دارند كه طيف گسترده‌اي از انرژي‌هاي اشعه ايكس را بخصوص آن دسته از اشعه‌هاي ايكس با سطوح بالاتري از انرژي را شناسايي كنند . به اين منظور براي شروع ، سياه چاله‌هايي با جرمهاي فوق‌العاده زياد در اولويت گرفته‌اند . اين گونه سياه چاله‌ها در مركز اغلب كهكشانها وجود دارند و جرمشان معادل با جرم ميليونها تا بيليونها خورشيد در محدوده‌اي به وسعت كل منظومه شمسي ما است.
سيگنالهاي طيفي سياه چاله‌هايي كه "سوزاكو" آنها را رديابي كرده است پيش از اين هم توسط ماهواره اروپايي" نيوتون" ديده شده بود اما سوزاكو از حساسيت بسيار بالاتري نسبت به انواع پيشين خود برخوردار است.
مجموعه‌اي از مشاهدات صورت گرفته با سوزاكو نشان مي دهد كه مرز آهني K در تمامي كهكشانها وجود دارد و سيگنالهاي دريافتي از آن ناشي از وجود جاذبه شديد در جوار اين مرز است . به همين علت هدف بلند مدت اكتشافات فضايي ناسا بر مبناي كشف و شناسايي مرز آهني K براي يافتن تصويري مشخص از يك سياه چاله قرار گرفته است.
اين گروه تحقيقاتي با بررسي كهكشان MCG-6-30-15 به اين نتيجه رسيدند كه صفحه چرخاني از مواد سياه چاله را تغذيه مي كند كه اصطلاحا صفحه تغذيه كننده ناميده مي شود و زاويه 45 درجه نسبت به خط ديد ما مي سازد . چنين اندازه گيري دقيقي پيش از اين امكان پذير نبوده است . در واقع وجود مرز آهني Kكليد معماي اندازه گيري جرم و انرژي يك سياه چاله است.
به تازگي ناسا با همكاري جمعي از دانشمندان ايتاليايي با استفاده از داده‌هاي ارسالي فضا پيماي "سويفت" براي اولين بار توانست نوع موادي كه از سياه چاله‌ها به خارج از آن پرتاب مي شوند را مشخص کند.
مواد موجود در اين فورانهاي سياه چاله‌اي عموما در كوازارها و ساير اجرام سماوي نيز ديده مي شوند اين مواد اغلب با سرعت نور به خارج پرتاب مي شوند . اين تيم تحقيقاتي موفق به گشودن معمايي شده است كه پيشينه آن به دهه هفتاد ميلادي بر مي گردد.
فورانهاي مواد سياه چاله‌اي عموما مرزهاي كهكشانها را براي صدها هزار سال نوري در مي نوردند . آنها از منابع اوليه توزيع مواد و انرژي در جهان و همچنين كليد فهم و درك چگونگي شكل گيري كهكشانها و بسياري معماهاي گشوده نشده همچون منشا انرژي در جهان مي باشند . فورانهاي سياه چاله‌اي يكي از بزرگترين پارادوكسهاي ( تناقض هاي ) موجود در اختر شناسي هستند چرا كه از يك سو هيچ چيزي در جهان نمي تواند از جاذبه فوق‌العاده شديد سياه چاله‌ها بگريزد و از سوي ديگر مواد سياه چاله‌اي با سرعت نور به فضاي لايتناهي پرتاب مي شوند . ما هنوز نمي دانيم اين فورانها چگونه شكل مي گيرند و تنها چيزي كه تا حال به قطعيت دريافته‌ايم اين است كه از چه موادي تشكيل شده‌اند . مبحث سياه چاله‌ها براي چندين دهه است كه به بحث داغ روز محافل علمي تبديل شده است دانشمندان اكنون همگي بر اين ايده اتفاق نظر دارند كه مواد فوراني يا بايد از الكترون و پوزيترون تشكيل شده باشند و يا از الكترون و پروتون. البته اطلاعات حاصله از فضا پيماي "سويفت" شواهدي دال بر وجود پروتون در اين مواد را دارد.
اغلب كوازارها نيز فورانهايي دارند . يك كوازار هسته يك كهكشان است كه انرژي‌اش توسط يك سياه چاله ابر جرم كه جرمي معادل ميليونها خورشيد ما را دارد تامين مي شود . مواد پاشنده در دو جهت مخالف فوران مي كنند از صفحه گاز چرخاني كه گرداگرد سياه چاله در چرخش است.
اين تيم تحقيقاتي ، نوعي كوازار را با نام بلازار مورد بررسي قرار دادند ، بلازارها كوازارهايي هستند كه جهت فورانهايشان هميشه رو به سمت ما است انگار كه در مقابل يك لوله تفنگ قرار گرفته باشيم . اين تيم دو بلازار را مورد مطالعه قرار دادند 0212+735 و PKS 0537-286 كه در فاصله ده بيليون سال نوري از ما قرار دارند.
تا پيش ازاين تلسكوپها قدرت ديدن جزئيات فورانهاي سياه چاله‌اي را كه در طول موجهاي بين طول موج امواج اشعه ايكس و طول موج امواج اشعه گاما و با انرژي معادل ده كيلو الكترون ولت ( keV ) و حتي بيشتر به فضا پرتاب مي شوند را نداشتند.
اين تيم در مسير تحقيقات خود به فوتونهايي برخورد كرده است كه پس از رسيدن به حداكثر10 keV دچار افت انرژي مي شوند اين همان فوتونهاي اشعه ايكس است كه تا 10 keV به اوج انرژي خود مي رسند و سپس افت مي كنند . اين كشف وجود زوجهاي الكترون - پوزيترون را رد مي كند.
اين تجزيه و تحليل در چندين مرحله انجام شد . اطلاعات "سويفت" بر اين اساس بود كه سرعت پاشندگي مواد سياه چاله ای تا 99.9 درصد به سرعت نور نزديك است و 200 بيليون تريليون تريليون تريليون تريليون ذره را با خود به همراه دارد . با توجه به اين مساله دانشمندان توانستند در وهله اول كل انرژي جنبشي اين مواد را محاسبه كنند و در قدم بعدي با مقايسه بين ميزان اين انرژي جنبشي با ميزان انرژي فوتونهاي نور توانستند جرم مواد پاشنده و در نهايت تركيبات آن را به دست آورند.
ميزان جرم محاسبه شده تقريبا به اندازه جرم سياره مشتري است به اين صورت كه مركز سياه چاله همانند يك مسلسل جرمي معادل مشتري را با سرعتي نزديك به سرعت نور به خارج از كهكشان پرتاب می کند و انرژی فوق العاده زیادی را در جهان تولید می کند.
اين يافته يك سر آغاز مهم براي دانستن اين نكته است كه مواد چگونه شكل گرفته‌اند و هدفي براي فعاليتهاي آتي ناسا با استفاده از تلسكوپ فضاييGLA و ماهواره ژاپني سوزاكو خواهد بود.
همانطور كه قبلا گفتيم 1- در هسته كهكشانها يك جرم نوتروني واحد وجود ندارد بلكه هسته كهكشانها تشكيل شده از چندين جرم نوتروني به تعداد زياد است 2 - هيچ پارادوكسي ( تناقضي ) در رفتار اجرام نوتروني وجود ندارد ، رفتاري كه در آنها به صورت دوگانه مشاهده ميشود كاملا قابل توجيه هستند چرا كه ما دانستيم فورانهاي ذرات باردار چگونه انجام مي گيرد و علت آن چيست ! 3 - اطلاعات حاصله از فضا پيماي "سويفت" كاملا درست است ، اجرام نوتروني ، پروتونها را پرتاب ولي الكترونها را دريافت مي كنند و علت آن قبلا توضيح داده شده است 4 - با توجه به اينكه اين تيم در مسير تحقيقات خود به فوتونهايي برخورد كرده است كه پس از رسيدن به حداكثر10 keV دچار افت انرژي مي شوند و اين همان فوتونهاي اشعه ايكس است كه تا 10 keV به اوج انرژي خود مي رسند و سپس افت مي كنند . اين كشف وجود زوجهاي الكترون - پوزيترون را رد مي كند و چنين به نظر ميرسد كه تئوري هاوكينگ مربوط به تبخير سياه چاله‌ها درست نباشد و اجرام نوتروني در بيشتر موارد با افزايش جرم روبرو هستند كه اين افزايش، تصاعدي بوده و ميتواند خيلي سريع منجر به بروز عدم تعادل در كيهان و در نهايت انهدام آن شود.
عكس فوق توسط آشكار سازي اشعه ايكس گرفته شده است ، حجم كروي شكل بيانگر ذرات پراكنده شده توسط انفجار ابر نو اختري و نقطه نوراني در مركز كره ، نشان دهند ستاره نوتروني بوجود آمده است . اين تصوير مدرك كاملي دال بر وجود اجرام نوتروني در فضا مي باشد .
منبع:ki2100.com/physics/black-hole.htm
articles.ir
1- تاثيرات دوران(سرعت زاويه‌اي) بر شكل هندسي(حجمي) يك جرم نوتروني:
علت اختيار شكل تورس براي بعضي از اجرام نوتروني اين است كه سرعت دوران بعضي از آنها آنقدر زياد است كه نيروي گريز از مركز باعث پخ و تو خالي شدن آنها ميشود ، سرعت دوران بعضي از آنها چند هزار دور در ثانيه تخمين زده ميشود و سرعت حركت بعضي از ستارگان نوتروني 4000 كيلومتر در ثانيه اندازه گيري شده است . اجرام نوتروني ميتوانند در مشخصات فيزيكي بسيار متنوع و گوناگون باشند
يك ستاره نوتروني در هر ثانيه بيش از 1120 بار دور خود مي‌چرخد.
به گزارش سايت اينترنتي "space.com"، اين ستاره نوتروني در حقيقت بقاياي سوخته ستاره عظيمي است كه هم اكنون به چگالي بسيار زيادي دست يافته كه اين ميزان چگالي پيش از اين تنها در سياه چاله‌ها مشاهده شده است .
به گفته ستاره شناسان ، چگالي اين ستاره نوتروني به اندازه‌اي زياد است كه براي درك آن بايد بتوانيم تمامي جرم ستاره خورشيد را در منطقه‌اي به ابعاد يك شهر جاي بدهيم . ماده در اين ستاره به اندازه‌اي فشرده شده است كه تنها جرمي برابر با يك بند انگشت از اين ستاره ، در كره زمين صدها بيليون تن وزن خواهد داشت .
ستاره شناسان عقيده دارند دليل چرخش دوراني سريع اين ستاره ، تمركز شديد تمامي انرژي حركتي آن است . در اين ستاره نوتروني كه خود بازمانده يك ستاره عظيم است، هر از چند گاهي انفجارهاي حرارتي - هسته‌اي بزرگي رخ ميدهد و پرتوهاي اشعه ايكس از آن منتشر ميشوند . هم اكنون ستاره شناسان آژانس فضايي اروپا با استفاده از ماهواره‌ي "اينتگرال" اين سازمان با مشاهده همين انفجارها موفق به اندازه گيري سرعت چرخش اين ستاره ، به نام XTE J1739-285 شده‌اند .
ستاره مذكور هم اكنون با سرعت 1120 چرخش در هر ثانيه ، دور محور خود مي‌گردد . بيشترين ركورد ثبت شده براي چرخش وضعي ستاره‌ها پيش از اين به ستاره نوتروني ديگري تعلق داشت كه در هر ثانيه 760 بار دور خود مي‌چرخيد .
به گفته "اريك كولكرز" دانشمند آژانس فضايي اروپا ، سرعت چرخش اين ستاره بيشتر از ميزاني است كه ما در گذشته تصور مي‌كرديم كه ممكن است براي يك ستاره اتفاق بيافتد و به همين علت بايد مشاهدات بيشتري براي تاييد سرعت چرخش ستاره مذكور انجام شود .
دانشمندان عقيده دارند ، سرعت چرخش ستاره‌ها داراي يك حد بالاي نهايي است كه چنانچه سرعت چرخش يك ستاره از آن بالاتر رود ، ستاره از هم مي‌پاشد .
با اين وجود از آنجا كه ساختار ستاره‌هاي نوتروني هنوز دقيقا مشخص نيست ، دانشمندان نيز نمي‌توانند حد بالاي سرعت چرخش دوراني اين ستاره‌ها را تعيين كنند . به غير از ستاره‌هاي نوتروني ، برخي سياه چاله‌ها نيز از جمله اجرام آسماني عظيم با سرعت چرخش وضعي بالا هستند . سال ميلادي گذشته ستاره شناسان موفق به كشف سياه چاله‌اي شدند كه با سرعت 950 دور در ثانيه حول خود مي‌چرخد . براي مقايسه ، ستاره خورشيد در منظومه شمسي با سرعتي بسيار كمتر و در هر 36 روز تنها يك بار حول محور خود مي‌چرخد . "
با توجه به اين چنين سرعتهاي دوراني بالايي براي يك جرم نوتروني ، ميتوان با در نظر گرفتن نيروي گريز از مركز وارده بر پيكره آن و مقاومت بسيار زياد شبكه نوتروني ، براي سرعتهاي بيشتر از 1000 دور در ثانيه شكل زير را تصور نمود:
2- بار الكتريكي يك جرم نوتروني
به هر حال ميتوان سه لايه كلي براي جرم نوتروني در نظر گرفت:
1- هسته مركزي، متشكل از نوترون‌هاي خالص
2- لايه مياني، مخلوطي از نوترونها و پروتونها
3- لايه خارجي، پروتون خالص ، به شكل زير توجه نماييد
پوسته قرمز رنگ بيانگر تجمع پروتونهاي خالص در سطح خارجي يك جرم نوتروني دوار است كه جهت درك موضوع به مقدار 30 درجه برش خورده است.
3 - ميدان الكتريكي، گرانشي و مغناطيسي يك جرم نوتروني دوار(در حال چرخش)
شكل فوق جرم نوتروني قبلي را از پهلو نشان ميدهد ، خطوط آبي رنگ ، بيانگر ميدان مغناطيسي حاصل از دوران ميدان الكتريكي است و اين ميدان مغناطيسي به واسطه وجود ميدان الكتريكي و گرانشي فوق‌العاده قوي و شديد جرم نوتروني ، از كناره‌ها بريده و يا اينكه به شدت خم شده است و بعد از خوابيدن بر ميدان الكتريكي و گرانشي به صورت موازي در آمده است .
شكل فوق نماي پرسپكتيو همان جرم دوار نوتروني را نشان ميدهد ، مارپيچ‌هاي بنفش رنگ كه جهت تاب خوردن آنها هم جهت با دوران ميدان الكتريكي است ، مسير ورود ( سقوط ) ذرات باردار منفي به داخل جرم نوتروني و همچنين خروج ( پرتاب ) ذرات باردار مثبت را نشان ميدهد ، براي اينكه ما به صورت قراردادي امتداد نيروها و يا بردارهاي ميدان الكتريكي مثبت را از داخل به خارج ميدان در نظر مي‌گيريم . براي واضح بودن رسم ، فقط يك سطح از سه ميدان گرانشي ، الكتريكي و مغناطيسي رسم شده است و ميتوانيم شكل فوق را در تمامي ابعاد توسعه دهيم . در حقيقت چنين به نظر ميرسد كه يك جرم نوتروني باردار دوار براي ذرات باردار همانند يك شتاب دهنده فوق‌العاده قوي نجومي عمل ميكند و يك ابر جت مكش و پرتاب ذرات باردار در فضاست ،
ولي يك جرم نوتروني براي نوترونها صرفا جذب كننده به نظر ميرسد ، و علت آن اين است كه قدرت ميدان الكتريكي و مغناطيسي يك جرم نوتروني باردار به مراتب بيشتر از قدرت ميدان گرانشي آن است و در اين حالت بخصوص ، گرانش جرم نوتروني نمي‌تواند آنچنان بر ذرات باردار تاثير گذار باشد ، بلكه در نهايت اين ميدان الكترومغناطيسي جرم نوتروني است كه ميتواند براي ذرات باردار تاثير گذار باشد . يك جرم نوتروني دوار ، همچون شتاب دهنده مغناطيسي ( مداري يا چرخشي ) به ذرات باردار انرژي و شتاب ميدهد ، پديده‌اي است كه مشاهده شده و آن را پارادوكس ( تناقض ) بزرگ اجرام نوتروني مي‌شناسند و علت آن اين است كه ، زماني كه نور توان فرار از گرانش جرم نوتروني را ندارد چگونه ذرات باردار توان فرار از ميدان گرانش را خواهند داشت ؟ كه با توجه به توضيحات فوق ، مسئله‌اي كاملا ساده و طبيعي به نظر رسيده و نمي‌تواند تناقضي با ساختار فيزيكي يك جرم نوتروني باردار داشته باشد . گازهايي كه وارد ميدان گرانشي ميشوند بعد از به چرخش در آمدن به دور جرم نوتروني ، به مرور زمان واكنش هسته‌اي انجام داده و بعد از توليد و انتشار امواج الكترومغناطيسي كه بيشتر به صورت اشعه ايكس است به طرف مركز حركت و بعد از تبديل شدن به نوترون ، همراه پروتونها جذب جرم نوتروني شده كه در اين حالت مقداري از پروتونها با سرعتي نزديك به سرعت نور به خارج پرتاب ميشوند ، آنهم به صورت مارپيچي و دوراني .
4 - سرعت حركت اجرام نوتروني
5- شناسايي اجرام نوتروني
لازم به توضيح است ، همانطور كه قبلا در مورد دوران ميادين گفته شد با دوران يك جرم نوتروني ، ميدان گرانشي آن نيز دوران كرده و به صورت منحني دايره‌اي شكل در مي‌آيد كه ستاره مجاور ( همدم ) آن مجبور است بدون اينكه جذب مركز گرانش شود به دور جرم نوتروني به چرخش درآيد و باريكه‌اي از گاز ستاره به صورت مارپيچ به طرف جرم نوتروني سقوط كند كه مطالعه ساختار اجرام نوتروني ميتواند پديده دوران ميادين را مشخص و معلوم كند.
ديسك تجمعي در پيرامون يك جرم نوتروني دوار ، منطقه‌اي بسيار شگفت انگيز ميباشد ، براي اينكه اتم‌هاي يونيزه شده از يك طرف تحت تاثير نيروي جاذبه گرانشي قرار مي‌گيرند و از طرف ديگر نيروي دافعه الكتريكي بر آنها اعمال ميشود كه سر انجام نهايي فرآيند ، حرارتهاي خيلي بالا به علت اصطكاكي است كه ميتوان اسم اين پديده را اصطكاك گرانشي الكترومغناطيسي ناميد كه ميتواند از شدت ميدان الكتريكي ذرات باردار كاسته و آنها را جذب هسته سياه‌چاله نمايد.
6 - پالسار يا پولسار چيست ؟
7 - معماي تابش اجرام نوتروني
اگر سياه چاله‌ها وجود دارند آيا مي توانند تمامي جرمهاي عالم را در خود ببلعند ؟
جواب سوال اين است كه چون اجرام نوتروني دوران دارند، اين مسئله باعث دوران ميادين گرانشي پيرامون آنها شده و اجرام سنگين موجود در پيرامون آنها مجبور به چرخش حول آنها خواهند شد كه در اين ميان گازها محكوم به سقوط به مركز گرانش اجرام نوتروني هستند و اجرام سنگين تحت شرايط بخصوصي در كام سياه چاله‌ها فرو رفته و به اين علت بخصوص ، فعلا تمامي اجرام عالم در كام اجرام نوتروني فرو نمي روند . ولي به هر حال ، دير يا زود اين روي داد اتفاق خواهد افتاد و در نهايت تمامي اجرام عالم در كام اجرام نوتروني فرو رفته و حتي اجرام نوتروني بزرگتر اجرام نوتروني كوچكتر را در خود ادغام خواهند كرد .
سفيد چاله چيست؟
اگر شما اين معادله را كه بتواند روي زمان كنترل داشته باشد براي سياه چاله بنويسيد نتيجه‌اش شيي به نام سفيد چاله خواهد بود كه كاملا خلاف سياه چاله به نظر ميرسد به اين مفهوم كه اگر چيزي از دام سياه چاله نمي تواند بگريزد ، چيزي نخواهد توانست به دام سفيد چاله بيافتد ، در واقع اگر سياه چاله كارش بلعيدن باشد سفيد چاله كارش بيرون انداختن است .
در واقع سفيد چاله‌ها در دنياي رياضي زندگي مي كنند و اين بدان معنا نيست كه حتما بايد در دنيا وجود داشته باشند در حقيقت آنها اصلا وجود خارجي ندارند زيرا راهي براي توليد آنها وجود ندارد . "
سفر به گذشته غير ممكن به نظر ميرسد براي اينكه اين موضوع بيشتر از آنكه پديده‌اي فيزيكي به نظر برسد ، پديده‌اي بيولوژيك است ، به اين معني كه ما در سفر به گذشته مجبور به كشتن زندگان و زنده كردن مردگانيم ، به طور كلي يعني نابود كردن چيزهايي كه بوجود آمده‌اند و پديدار كردن چيزهايي كه نابود شده‌اند كه بسيار غير ممكن ميباشد . ولي ما ميتوانيم چنين تصور كنيم كه يك سفيد چاله يك جرم نوتروني با سرعت دوران غير معمول و بسيار زياد است كه در اين حالت بخصوص پديده وارونگي ميدان گرانشي براي آن روي داده است ، در اين حالت گرانش به ضد گرانش تبديل ميشود و شتاب گرانش به شتاب گرانش منفي تبديل خواهد شد و جرم نوتروني بجاي جذب ماده ، آن را به شدت از خود ميراند ، موضوعي است كه به آن در مبحث " ساختار فيزيكي و تكنولوژي پرواز بشقاب پرنده‌ها " خواهيم پرداخت .
رازهايي در باره سياه چاله‌ها:
دانشمندان ناسا با همكاري جمعي از همكاران بين المللي خود و با كمك ماهواره ژاپني "سوزاكو" به مشاهدات شگفت انگيز و جديدي از سياه چاله‌ها دست يافته‌اند . جزئيات عجيبي از فضا و زمان منحني وار كه پيش از اين با اين دقت مشاهده نشده بود .مشاهدات عبارت بودند از اندازه گيري سرعت چرخش سياه چاله‌ها و نيز اندازه گيري زاويه ريزش مواد به داخل آن . اين مشاهدات بر پايه عكس‌العمل نور در هنگام نزديكي به يك سياه چاله و رسيدن به مرزي كه به آن "مرز آهني K " گفته مي شود صورت گرفته است . وجود اين نوار مرزي كه تا كنون بعلت فقدان شواهد كافي مورد ترديد قرار داشت اكنون با قاطعيت ثابت شده است و بعنوان يك معيار قابل قبول از جاذبه خرد كننده سياه چاله‌ها مورد قبول قرار گرفته است . ماهواره سوزاكو مجهز به جستجو گر اشعه ايكس و طيف نگار اشعه ايكس است . اين دو دستگاه به اتفاق اين قابليت را دارند كه طيف گسترده‌اي از انرژي‌هاي اشعه ايكس را بخصوص آن دسته از اشعه‌هاي ايكس با سطوح بالاتري از انرژي را شناسايي كنند . به اين منظور براي شروع ، سياه چاله‌هايي با جرمهاي فوق‌العاده زياد در اولويت گرفته‌اند . اين گونه سياه چاله‌ها در مركز اغلب كهكشانها وجود دارند و جرمشان معادل با جرم ميليونها تا بيليونها خورشيد در محدوده‌اي به وسعت كل منظومه شمسي ما است.
سيگنالهاي طيفي سياه چاله‌هايي كه "سوزاكو" آنها را رديابي كرده است پيش از اين هم توسط ماهواره اروپايي" نيوتون" ديده شده بود اما سوزاكو از حساسيت بسيار بالاتري نسبت به انواع پيشين خود برخوردار است.
مجموعه‌اي از مشاهدات صورت گرفته با سوزاكو نشان مي دهد كه مرز آهني K در تمامي كهكشانها وجود دارد و سيگنالهاي دريافتي از آن ناشي از وجود جاذبه شديد در جوار اين مرز است . به همين علت هدف بلند مدت اكتشافات فضايي ناسا بر مبناي كشف و شناسايي مرز آهني K براي يافتن تصويري مشخص از يك سياه چاله قرار گرفته است.
اين گروه تحقيقاتي با بررسي كهكشان MCG-6-30-15 به اين نتيجه رسيدند كه صفحه چرخاني از مواد سياه چاله را تغذيه مي كند كه اصطلاحا صفحه تغذيه كننده ناميده مي شود و زاويه 45 درجه نسبت به خط ديد ما مي سازد . چنين اندازه گيري دقيقي پيش از اين امكان پذير نبوده است . در واقع وجود مرز آهني Kكليد معماي اندازه گيري جرم و انرژي يك سياه چاله است.
به تازگي ناسا با همكاري جمعي از دانشمندان ايتاليايي با استفاده از داده‌هاي ارسالي فضا پيماي "سويفت" براي اولين بار توانست نوع موادي كه از سياه چاله‌ها به خارج از آن پرتاب مي شوند را مشخص کند.
مواد موجود در اين فورانهاي سياه چاله‌اي عموما در كوازارها و ساير اجرام سماوي نيز ديده مي شوند اين مواد اغلب با سرعت نور به خارج پرتاب مي شوند . اين تيم تحقيقاتي موفق به گشودن معمايي شده است كه پيشينه آن به دهه هفتاد ميلادي بر مي گردد.
فورانهاي مواد سياه چاله‌اي عموما مرزهاي كهكشانها را براي صدها هزار سال نوري در مي نوردند . آنها از منابع اوليه توزيع مواد و انرژي در جهان و همچنين كليد فهم و درك چگونگي شكل گيري كهكشانها و بسياري معماهاي گشوده نشده همچون منشا انرژي در جهان مي باشند . فورانهاي سياه چاله‌اي يكي از بزرگترين پارادوكسهاي ( تناقض هاي ) موجود در اختر شناسي هستند چرا كه از يك سو هيچ چيزي در جهان نمي تواند از جاذبه فوق‌العاده شديد سياه چاله‌ها بگريزد و از سوي ديگر مواد سياه چاله‌اي با سرعت نور به فضاي لايتناهي پرتاب مي شوند . ما هنوز نمي دانيم اين فورانها چگونه شكل مي گيرند و تنها چيزي كه تا حال به قطعيت دريافته‌ايم اين است كه از چه موادي تشكيل شده‌اند . مبحث سياه چاله‌ها براي چندين دهه است كه به بحث داغ روز محافل علمي تبديل شده است دانشمندان اكنون همگي بر اين ايده اتفاق نظر دارند كه مواد فوراني يا بايد از الكترون و پوزيترون تشكيل شده باشند و يا از الكترون و پروتون. البته اطلاعات حاصله از فضا پيماي "سويفت" شواهدي دال بر وجود پروتون در اين مواد را دارد.
اغلب كوازارها نيز فورانهايي دارند . يك كوازار هسته يك كهكشان است كه انرژي‌اش توسط يك سياه چاله ابر جرم كه جرمي معادل ميليونها خورشيد ما را دارد تامين مي شود . مواد پاشنده در دو جهت مخالف فوران مي كنند از صفحه گاز چرخاني كه گرداگرد سياه چاله در چرخش است.
اين تيم تحقيقاتي ، نوعي كوازار را با نام بلازار مورد بررسي قرار دادند ، بلازارها كوازارهايي هستند كه جهت فورانهايشان هميشه رو به سمت ما است انگار كه در مقابل يك لوله تفنگ قرار گرفته باشيم . اين تيم دو بلازار را مورد مطالعه قرار دادند 0212+735 و PKS 0537-286 كه در فاصله ده بيليون سال نوري از ما قرار دارند.
تا پيش ازاين تلسكوپها قدرت ديدن جزئيات فورانهاي سياه چاله‌اي را كه در طول موجهاي بين طول موج امواج اشعه ايكس و طول موج امواج اشعه گاما و با انرژي معادل ده كيلو الكترون ولت ( keV ) و حتي بيشتر به فضا پرتاب مي شوند را نداشتند.
اين تيم در مسير تحقيقات خود به فوتونهايي برخورد كرده است كه پس از رسيدن به حداكثر10 keV دچار افت انرژي مي شوند اين همان فوتونهاي اشعه ايكس است كه تا 10 keV به اوج انرژي خود مي رسند و سپس افت مي كنند . اين كشف وجود زوجهاي الكترون - پوزيترون را رد مي كند.
اين تجزيه و تحليل در چندين مرحله انجام شد . اطلاعات "سويفت" بر اين اساس بود كه سرعت پاشندگي مواد سياه چاله ای تا 99.9 درصد به سرعت نور نزديك است و 200 بيليون تريليون تريليون تريليون تريليون ذره را با خود به همراه دارد . با توجه به اين مساله دانشمندان توانستند در وهله اول كل انرژي جنبشي اين مواد را محاسبه كنند و در قدم بعدي با مقايسه بين ميزان اين انرژي جنبشي با ميزان انرژي فوتونهاي نور توانستند جرم مواد پاشنده و در نهايت تركيبات آن را به دست آورند.
ميزان جرم محاسبه شده تقريبا به اندازه جرم سياره مشتري است به اين صورت كه مركز سياه چاله همانند يك مسلسل جرمي معادل مشتري را با سرعتي نزديك به سرعت نور به خارج از كهكشان پرتاب می کند و انرژی فوق العاده زیادی را در جهان تولید می کند.
اين يافته يك سر آغاز مهم براي دانستن اين نكته است كه مواد چگونه شكل گرفته‌اند و هدفي براي فعاليتهاي آتي ناسا با استفاده از تلسكوپ فضاييGLA و ماهواره ژاپني سوزاكو خواهد بود.
همانطور كه قبلا گفتيم 1- در هسته كهكشانها يك جرم نوتروني واحد وجود ندارد بلكه هسته كهكشانها تشكيل شده از چندين جرم نوتروني به تعداد زياد است 2 - هيچ پارادوكسي ( تناقضي ) در رفتار اجرام نوتروني وجود ندارد ، رفتاري كه در آنها به صورت دوگانه مشاهده ميشود كاملا قابل توجيه هستند چرا كه ما دانستيم فورانهاي ذرات باردار چگونه انجام مي گيرد و علت آن چيست ! 3 - اطلاعات حاصله از فضا پيماي "سويفت" كاملا درست است ، اجرام نوتروني ، پروتونها را پرتاب ولي الكترونها را دريافت مي كنند و علت آن قبلا توضيح داده شده است 4 - با توجه به اينكه اين تيم در مسير تحقيقات خود به فوتونهايي برخورد كرده است كه پس از رسيدن به حداكثر10 keV دچار افت انرژي مي شوند و اين همان فوتونهاي اشعه ايكس است كه تا 10 keV به اوج انرژي خود مي رسند و سپس افت مي كنند . اين كشف وجود زوجهاي الكترون - پوزيترون را رد مي كند و چنين به نظر ميرسد كه تئوري هاوكينگ مربوط به تبخير سياه چاله‌ها درست نباشد و اجرام نوتروني در بيشتر موارد با افزايش جرم روبرو هستند كه اين افزايش، تصاعدي بوده و ميتواند خيلي سريع منجر به بروز عدم تعادل در كيهان و در نهايت انهدام آن شود.
عكس فوق توسط آشكار سازي اشعه ايكس گرفته شده است ، حجم كروي شكل بيانگر ذرات پراكنده شده توسط انفجار ابر نو اختري و نقطه نوراني در مركز كره ، نشان دهند ستاره نوتروني بوجود آمده است . اين تصوير مدرك كاملي دال بر وجود اجرام نوتروني در فضا مي باشد .
منبع:ki2100.com/physics/black-hole.htm
articles.ir
