بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
مقدمه :
يكى از نخستين حل هاى معادله اينشتين را فيزيك پيشه منجمى به نام كارل شوارتس شيلد به دست آورد.
شوارتس شيلدمتريك اطراف يك كره مثلاً اطراف يك ستاره را به دست آورد. اين متريك كه امروزه متريك شوارتس شيلد نام دارد، خاصيت
بسيار عجيبى دارد: اگر شعاع ستاره از حدى كوچك تر شود، ديگر حتى نور هم از آن نمى تواند بيرون بيايد. در اين حالت ستاره تبديل
به شىء عجيبى مى شود كه سياهچاله نام گرفته است. درك فيزيك سياهچاله ها يكى از چالش هايى است كه فيزيك پيشه ها
بيش از نيم قرن است با آن دست و پنجه نرم مى كنند. امروزه تقريباً اكثر اخترفيزيك پيشه هاى فعال اعتقاد دارند كه در دنيا از
جمله در مركز كهكشان راه شيرى سياهچاله هست.
اسلاید 2 :
تاریخچه سیاهچاله ها :
پس از آنکه مکانیک نیوتنی تحت عنوان مکانیک آسمانی در شناخت جهان مورد استفاده قرار گرفت، یکی از موارد مورد توجه
سیاه چاله ها بود. نخستین بار در سال 178 جان میشل طی مقاله ای سرعت فرار را با اطلاعات آن روز محاسبه کرد و اظهار داشت
اگر گرانش چنان قوی باشد که سرعت فرار در آنجا بیش از سرعت نور باشد، نور نمی تواند از آنجا بگریزد. البته در آنزمان بطور تقریبی
سرعت نور را می داننستد، ولی حد سرعت، سرعت نور نبود. زیرا در مکانیک نیوتنی سرعت نامتناهی قابل قبول بود.
اسلاید 3 :
در سال 1796 لاپلاس همان نظریه ی جان میچل را دو باره مطرح کرد. در اواخر قرن نوزدهم سرعت نور کاملاً معلوم و اندازه گیری شد.
در سال 1915 انیشتین نظریه نسبیت عام را مطرح کرد و نشان داد که گرانش روی روی اثر دارد. چند ماه بعد کارل شوارتسشیلد با
حل معادله میدان انیشتین برای یک جرم نقطه ای، اظهار داشت از نظر تئوری سیاه چاله ها وجود دارند. شعاعی که نور نمی تواند از
آنجا خارج شود به نام شعاع شوارتسشیلد شناخته می شود و از رابطه ی زیر به دست می آید. چند ماه بعد از شوارتسشیلد یکی از
دانشجویان لورنتس به نام ژوهانس دروست، به همان نتایج شوارتسشیلد رسید.
اسلاید 4 :
سیاهچاله :
نگاره‌ای تخیلی از صفحه تجمع پلاسمای داغ بر گِرد یک سیاهچاله (برگرفته از ناسا).
سیاهچاله‌ها اجرام فضایی دارای شعاع بسیار کم (در حدود یک دهم شعاع زمین) و جرم بسیار زیاد می‌‌باشند (بیش از ۱.۴ برابر جرم
خورشید). یکی از خصوصیات آنها گرانش زیاد آنها است که حتی نور را هم در خود جذب میکند.(این برداشت که نور جذب سیاه
چاله‌ها میشود کاملاً غلط است چون در نظریه نسبیت عام اینشتین گفته شده است که فضا-زمان به علت وجود ماده انحنا پیدا
میکند که در سیاه چاله‌ها حتی انحنا باعث ناپیوستگی در فضا زمان میشود و چون نور در این فضا-زمان حرکت میکند به ناچار وارد
سیاه چاله میشود) گفتنی است این سیاهچاله‌ها از فرو پاشی (Collapse) ستارهای نوترونی و پس از آنکه هسته اتمها در آن به
قدری بزرگ شدند که نیروی گرانش دیگر نتواند انرژی لازم برای جوش هسته‌ای را در آنها تأمین کند به وجود می‌‌آیند.
اسلاید 5 :
تبدیل ستارگان بزرگ به سیاهچاله :
بر سر ستاره در حال مرگی که بیش از ۱.۴ برابر خورشید است چه می‌‌آید؟ حتی نیروی قوی نیز نمی‌تواند سرعت فرو پاشی درونی آن را
متوقف سازد. و این ستاره کاملاً فرو می‌‌پاشد و از مرحله ستاره نوترونی فراتر رفته و حتی به یک شی کوچک‌تر و چگال تر یعنی
سیاهچاله تبدیل میشود.اگر هر جسم را به اندازه شعاع شوارتز شیلد منقبض کرد ان به یک سیاه چاله تبدیل میشود شعاع شوارتز
شیلد زمانی ایجاد می شود که سرعت گریزه از جاذبه به سرعت نور برسد.
اسلاید 6 :
ویژگی سیاهچاله‌ها :
فیزیکدانان به یاری تجهیزات کوچک، توصیف نسبتاً جامعی از سیاهچاله‌ها به دست داده اند. به باور دکتر جان ویلر و دکتر رئو روفینی
از دانشگاه پرینستون سیاهچاله‌ها اندازه و شکلی به مفهوم قراردادی آن ندارند اما آنها در محدوده یک قطر ۱۵ کیلومتری عمل می‌‌کنند
سیاهچاله‌ها جرمهای متفاوتی بین جرم خورشید و صد میلیون برابر جرم خورشید دارند. سیاهچاله‌ها مثل گرداب عمل می‌‌کنند. هر جرم
با انرژی سرگردانی که به یک سیاهچاله نزدیک شود (در داخل فاصله معینی که افق آن خوانده میشود) بطور مقاومت ناپدیری به درون
گرداب، که همان سیاهچاله، است کشیده میشود. نیروهای کشندی شدید درون سیاهچاله‌ها ماده را در یک سمت می‌‌کشد و منبسط
میکند و در سمت دیگر می‌‌فشرد و خرد میکند. تا آن که آن ماده به کلی تجزیه و جزء فضای خمیده و سیاهچاله شود.
اسلاید 7 :
تعداد سیاهچاله‌ها در جهان :
به عقیده ای.جی.دابلیو. کامرون از دانشگاه یشیوا ممکن است جهان پر از سیاهچاله باشد. نظریه کیهان‌شناسی پیش بینی میکند که
جهان شامل مقدار مشخصی ماده است. اما اخترشناسان از مشاهده هایشان استنباط کرده‌اند که تقریباً ماده به اندازه کافی وجود
ندارد تا این پیش بینی‌ها را عملی سازد. ماده مشاهده شده به اندازه قابل ملاحظه‌ای کمتر از ماده پیش بینی شده است. دکتر کامرون
بر آن است که ماده گمشده ممکن است به وسیله شمار زیادی سیاهچاله بلعیده شده باشد.
اسلاید 8 :
آشکارسازی سیاهچاله‌ها :
یک از راههای کشف سیاهچاله‌ها استفاده از امواج گرانشی است که هنگام فروپاشی گسیل می‌‌دارند. هر جرم اختری از حیث شکل
نامتقارن تششع ممکن است یک منبع قابل اکتشاف مشخص به وجود آورد. جوزف وبر از دانشگاه مریلند، پیش کسوت رشته
تشعشع گرانشی، رویدادهای زیادی را کشف کرده است که حاکی از ویرانی وسیع ماده در جهان، از راه فروپاشی گرانشی است. کارافزار
او عبارت است از آنتن‌های آلومینیومی، ابزاری که به‌وسیله سیمهایی در داخل اتاقهای حفاظ داری آویزانند. این کار افزار او قادر به
کشف سیاهچاله است، اما متاسفانه این کار را نمی‌تواند به دقت انجام دهد.
اسلاید 9 :
سیاهچاله ها ممکن است لحظه آغاز را از دید ما بپوشانند.
اختر فیزیکدان های دانشگاه پن استیت تصور می کنند که اثر خمش نور در حوزه گرانشی سیاهچاله ها ممکن است مانع
مطالعه لحظات آغاز عالم شود . سیاهچاله ها همه اجسام اطرافشان را به درون خود می کشند . علاوه بر این ،این چاههای گرانشی
قوی بر روی امواج الکترومغناطیس نیز اثر می گذارند .امواج الکترومغناطیس در مسیر حرکت شان تحت تأثیر ماده محیط قرار
می گیرند . مواد با ضریب شکست منفی اثری کاملا متفاوت با مواد با ضریب شکست مثبت دارند . ماده معمولی دارای ضریب
شکست مثبت است . این نوع مواد( مثل آب ، شیشه و ... ) پرتو را در همان راستای حرکتش جابجا می کند
اسلاید 10 :
مفاهیم پایه:
طبق نظریه ، نسبیت عام ، گرانش انحنا دهنده فضا زمان است. فضای حول ستاره به نحو بارزی خم می شود در لحظه ای که هسته ستاره تبدیل به حفره سیاه می شود.
این جرم خطوط فضا زمان را مانند پیله ای به دور خود
می پیچد. امواج نوری کم تحت زوایای خاصی به سمت سیاه چاله روان می شود.
در سطح کره ای که هم مرکز نقطه یکتایی سیاهچاله است، تجمع می کنند. در فاصله معینی از سیاهچاله که بسته به جرم ستاره
رمبیده دارد، جاذبه آنچنان زیاد است که نور نمی تواند فرار کند به این فاصله افق حادثه گفته می شود.
