◾️سیاهچاله‌ها به لحاظ گرانشی بسیار قدرتمند هستند. علاوه بر اندازۀ بسیار عظیمی که سیاهچاله‌ها دارند، می‌توانند نوری که از اطراف ِ آنها عبور می‌کند، را خمیده کنند. اتفاقی که در آن سوی افق رویداد سیاهچاله به وقوع می‌پیوندد. اگر فوتونِ در حال گذر از کنار سیاهچاله فاصلۀ خیلی نزدیکی با آن داشته باشد، در مدار پیرامون سیاهچاله به دام می‌افتد. این فرایند باعث تولید حلقه فوتونی یا گوی فوتونی می‌شود؛ حلقه‌ای کامل از نور که پیش‌بینی می‌شود “سیاهچاله” را احاطه کند. شما می‌توانید در عکس زیر جزئیات آن را ببینید. این عکس در سال ۱۹۷۸ میلادی توسط ژان پیِر لومینه تهیه شد.


📌@higgs_field

◾️مایکل جانسون” و همکارانش با مدل‌سازی‌های مختلف سعی کردند تا امکانِ شناسایی حلقه‌های فوتون را در مشاهدات ِ آتی خود بررسی کنند. آنان دریافتند که این کار امکان‌پذیر است، اگرچه به سادگی نیست. عکس‌برداری از سیاهچالۀ مسیه ۸۷ دستاورد بزرگی بود که با همکاری اخترشناسان و نهادهای مختلف انجام شد. تلسکوپ‌های سراسر جهان به همکاری با یکدیگر پرداختند تا یک طیف‌سنج خط مبنای بسیار بلند ایجاد کنند که در اصل تلسکوپ افق رویداد نامیده می‌شود. لذا می‌توان اختلاف زمان و فاصله دقیق میان تلسکوپ‌ها در این آرایه می‌تواند مورد محاسبه قرار بگیرد. به زبان ساده‌تر می‌توان گفت که تلسکوپ افق رویداد به معنای برخورداری از یک تلسکوپ به اندازه کره زمین است.
📌@higgs_field

◾️با نزدیک‌تر شدن به سیاهچاله، خم شدن نور بر اثر گرانش زیادتر می‌شود و به حدی می‌رسد که ما می‌توانیم بخش زیرین سیاهچاله را با حلقه نوری که محدوده آن را مشخص کرده است، ببینیم. این حلقه «حلقه فوتون» یا «کره فوتون» نام دارد که به دورسیاهچاله قرار گرفته است و حلقه‌ها به تدریج کم‌ نورتر و نازک‌تر می‌شود.
از آنجا که سیاهچاله شبیه‌سازی شده در این مدل کروی است، حلقه فوتون از هر زاویه دیدی، به شکل دایره است. در داخل حلقه فوتون سایه سیاهچاله دیده می‌شود که تقریبا دو برابر افق رویداد است؛ فاصله‌ای از سیاهچاله که نمی‌توان از آن فرار کرد.
جرمی اشنمن (Jeremy Schnittman) که این تصویرسازی را با کمک نرم‌افزارهایی خاص در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا انجام داده است، توضیح می‌دهد: «این شبیه‌سازی‌ها به ما کمک می‌کند تا منظور انیشتین از انحراف فضا-زمان بر اثر گرانش را به خوبی بفهمیم. تا همین اواخر این تصویرسازی‌ها محدود به تخیل و کامپیوتر بود. من هرگز فکر نمی‌کردم که یک سیاهچاله واقعی دیده شود.»

📌@higgs_field

برای درک بهتر حلقه های فوتون و قرص بر افزایشی پیرامون یک سیاهچاله

═══════════════════
🆔 @Scientific_synthesis
═══════════════════

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-visualization-shows-a-black-hole-s-warped-world


سیاهچاله ها و حلقه های فوتونی پیرامون آن

تابش هاوکینگ (به انگلیسی: Hawking radiation) تابش جسم سیاه است که پیش‌بینی می‌شود به خاطر تأثیر کوانتومی در نزدیکی افق رویداد، از سیاه‌چاله تابیده شده باشد. این پدیده به ناماستیون هاوکینگ نامگذاری شده‌است. زیرا نخستین‌بار او در سال۱۹۷۴ (میلادی) بحث نظری وجود آن را مطرح کرد.

📌@higgs_field

جرم سیاهچاله های کلان جرم از طریق اندازه گیری سرعت گازها و ستاره های در حال گردش به دور آن ها، محاسبه می شود.

این اندازه گیری ها و محاسبات با استفاده از تلسکوپ های بسیار حساس و مشاهدات بسیار پیچیده انجام می شود.


📌@higgs_field

‍ گفته میشود که #سیارات از دیسک گازی که به سرعت میچرخیدند به وجود آمده است اما سرعت امروزی سیارات کندتر از چرخش دیسک گازی میباشد و به نظر میرسد که از سرعت زاویه ای انها کاسته شده است.
آنچه که مطرح است این میباشد که تا به حال در محاسبات از وجود میدان مغناطیسی چشم پوشی شده است در یک شبیه سازی که دانشمندان با کمک ابر رایانه "Piz Daint" در مرکز ملی ابر رایانه سوئیس (CSCS) در لوگانو به شبیه سازی دو میدان #گرانشی و #مغناطیسی همزمان به این پرسش پاسخ میدهند.


═══════════════════
🆔 @Scientific_synthesis
═══════════════════

اين كهكشان ، درخشان ترين كهكشان كشف شده در عالم است كه 300 تريليون برابر خورشيد درخشندگي دارد و 10 هزار برابر كهكشان راه شيري انرژي توليد مي كند .

📌@higgs_field

‍ دو مدل سیاهچاله وجود دارد:

♻️Schwarzschild - سیاهچاله های ثابت

♻️Kerr - سیاهچاله های چرخان

◾️سیاهچاله های شوارتزشیلد ساده ترین مدل هستند که هسته آن ها حالت چرخشی ندارد. این مدل سیاهچاله ها فقط یک تکینگی و یک افق رویداد دارند.
سیاهچاله Kerr، که معمول ترین مدل سیاهچاله ها است، حالت چرخان دارند، چرا که ستاره ی پیشین آن (که الان تبدیل به هسته شده) در حال چرخش بوده. وقتی که ستاره چرخان از هم فرو می پاشد، هسته به چرخش خود ادامه می دهد و این اتفاق زمانی که تبدیل به سیاهچاله می شود هم بنا به قانون پایستگی تکانه زاویه ای، ادامه دارد. سیاهچاله Kerr از موارد زیر تشکیل شده:

◾️تکینگی - هسته ی ستاره ی منهدم شده

◾️افق رویداد - ورودی سیاهچاله

◾️ارگوسفر یا کارکُره - ناحیه ای تخم مرغی شکل در ناحیه ای از فضا که دور تا دور افق رویداد را پوشانده. ارگوسفر همان ناحیه ای است که همه چیز کشیده شده به نظر می رسد. در این قسمت فضا به درون کشیده می شود اما هنوز چیزی را به درون سیاهچاله هدایت نکرده. ارگوسفر به خاطر چرخش سیاهچاله ایجاد می شود.

◾️حد استاتیک - مرز میان ارگوسفر و فضای حقیقی

◾️اگر جسمی وارد ارگوسفر بشود همچنان می تواند با به دست آوردن انرژی از چرخش تکینگی از سیاهچاله خارج شود. با این حال، هر چیزی که از افق رویداد بگذرد به درون سیاه چاله کشیده شده و هیچ وقت نمی تواند از آن خارج شود. کسی نمی داند که درون سیاهچاله چه اتفاقی رخ می دهد؛ حتی تئوری های فعلی فیزیکی ما نزدیک به یک تکینگی هم نیست.
اگرچه ما نمی توانیم سیاهچاله را ببینیم اما سه چیز را در ارتباط با آن می توانیم اندازه بگیریم: جرم، بار الکتریکی، سرعت چرخش (تکانه زاویه ای).
◾️جرم یک سیاهچاله را تنها از طریق سرعت گردش اجرام به دور آن می تواند محاسبه کرد. اگر سیاهچاله به دنبال خود همراهانی داشته باشد (برای مثال یک ستاره دیگر یا اجرام آسمانی عظیم) می توان شعاع چرخش یا سرعت مدار اطراف سیاهچاله را اندازه گرفت. ستاره شناسان با استفاده از قانون سوم کپلر جرم یک ستاره را اندازه می گیرند.

═══════════════════
🆔 @Scientific_synthesis
═══════════════════

◾️جت ها، پرتوهای نور قدرتمند پلاسما هستند که در امتداد محور چرخشی سیاهچاله ها به بیرون افکنده می شوند.


📌@higgs_field

◾️جت های نسبیتی به پرتوهای قدرتمند ذرات پرانرژی گفته می شود که از بسیاری سیاهچاله ها به بیرون راه می یابند. دانشمندان هنوز از نحوه ایجاد آنها اطلاع چندانی ندارند اما برخی این طور نظریه پردازی می کنند که گرانش شدید سیاهچاله ها باعث تحریف میدان های مغناطیسی شده و پلاسمای مغناطیسی را تحت فشار شدید در قرص برافزایشی سیاهچاله قرار می دهد .

📌@higgs_field

◾️فواره قطبی (به انگلیسی: Polar jet) پدیده‌ای است که اغلب دراخترشناسی مشاهده می‌شود و طی آن جریان‌هایی از ماده در راستای محور چرخش یک جسم فشرده به فضا پاشیده می‌شوند. این پدیده اغلب بر اثر برهمکنش‌های دینامیک در درون یک قرص برافزایشی به وجود می‌آید. وقتی که ماده در این فواره‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور در فضا پخش می‌شود، به آن فواره نسبیتیمی‌گویند. بزرگترین فواره‌های قطبی در کهکشانهای فعال ماننداختروش‌ها دیده می‌شوند. دیگر سامانه‌هایی که اغلب دارای فواره‌های قطبی هستند عبارتند از : ستارگان متغیر فورانی،دوتایی‌های پرتو ایکس و ستارگان تی ثوری. از برهمکنش فواره‌های قطبی با ماده میان ستاره ای منجر به پیدایش اشیای هربیگ-هارومی‌شود.
گرچه هنوز چگونگی شکل‌گیری و انرژی فواره‌های قطبی تا حدود زیادی ناشناخته مانده‌است، اما دو پندار غالب در مورد منشا این فواره‌ها جسم مرکزی (مانند سیاهچاله) و قرص برافزایشی هستند.

📌@higgs_field

◾️جت های پلاسمائی نسبی در بسیاری از سیستم هایی که میزبان سیاهچاله هستند مشاهده می شود. طبق تئوری ، میدان های مغناطیسی نزدیک به سیاه چاله باعث تسریع و جمع شدن پلاسما می شوند و منجر به راه اندازی یک جت می شوند . محاسبه میزان انتشار جت از سیاهچاله ، شتاب و برخورد ، برای اندازه گیری اندازه و درک فیزیکی تشکیل جت مهم است. اما این چالش برانگیز است زیرا انتشار از پایگاه جت نمی تواند به راحتی از دیگر اجزای جمع آوری جدا شود. در اینجا ، ما نشان می دهیم که تغییرات سریع شار نوری از یک سیاه چاله دوتایی کهکشانی در حال جمع شدن با توجه به پرتوهای X با تابش از نزدیکی به سیاهچاله در حدود 0.1 ثانیه به تأخیر می افتد ، و این سیگنال تاخیری همراه با یک جت رادیویی درخشان ظاهر می شود. منشا این تغییرات نوری فرعی تاکنون بحث برانگیز بوده است .

کار ما نه تنها از یک منشاء جت برای تغییرات نوری پشتیبانی می کند بلکه یک مشخصه شعاعی ≲10به توان 3 Schwarzschild را برای منطقه اصلی انتشار نوری داخلی بالاتر از سیاهچاله ایجاد می کند ، هر دو مدل شوک داخلی و مدل های magnetohydrodynamic11 را محدود می کند. شباهت ها با blazars نشان می دهد که ساختار جت و فیزیک راه اندازی به طور بالقوه می تواند تحت مدل های توده ثابت متحد شود. دو مورد از بهترین سیاهچاله های دوتایی که مورد مطالعه قرار گرفته است ، دارای تاخیرهای نوری بسیار مشابه هستند ، بنابراین ممکن است این مقیاس اندازه یک ویژگی تعیین کننده چنین سیستم هایی باشد.


◾️سیاهچاله دوتایی (به انگلیسی: Binary black hole) از دوسیاهچاله که در مدارهای نزدیک به دور یکدیگر می چرخند. اگرچه تنها مفهومی نظری است، اما از آنجا که در صورت وجود، قوی‌ترین منبع امواج گرانشی در جهان خواهند بود، از لحاظ اخترفیزیکی اهمیت دارند. همینطور که این سیاهچاله‌های در گردش امواج گرنشی تولید می‌کنند، مدار آن‌ها افت می‌کند و دوره تناوب مداری کاهش می یابد. وقتی سیاهچاله‌ها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک شدند، در هم ادغام می گردند .

◾️قبل از اینکه دو سیاه چاله ادغام شوند یک سامانه دوتایی سیاهچاله ای binary black holes تشکیل میدهند و چنان امواج پر قدرت گرانشی ایجاد میکنند که در رصد خانه فضایی لایگو قابل تشخیص هستند .

◾️امواج گرانشی فضا_زمان space_time را کش می آورند .


📌@higgs_field

◾️سیاهچاله ها، هیولا های غول پیکر کیهانی هستند با گرانشی بسیار زیاد تا حدی که نور نیز نمی تواند از آن ها بگریزد.



◾️سیاهچاله ها که در قلب کهکشان ها قرار دارند از مرگ ستارگانی با جرم بسیار زیاد به وجود آمده اند و همواره در حال بلعیدن جرم اطراف خود هستند. خوشبختانه سیاهچاله ها از زمین بسیار دور هستند اما این موضوع باعث شده است جمع آوری اطلاعات از سیاهچاله ها سخت شود.
در اینجا به معرفی چند سیاهچاله ی با خصوصیت عجیب در کیهان می پردازیم:

◾️سیاهچاله ها میتوانند بافت اطراف خود را با سرعت فوق العاده ای بچرخانند. برای مثال یک سیاهچاله به نام GRS 1915+105 در صورت فلکی عقاب وجود دارد که سرعت چرخش آن بیش از 950 بار در ثانیه می باشد. در لبه ی افق رویداد آن سرعت چرخش معادل با 536 میلیون کیلومتر است. این سیاهچاله در فاصله ی 35000 سال نوری از زمین قرار دارد.

◾️دانشمندان برای مدت ها سیاهچاله ها را به سه اندازه تقسیم کردند. کوچک، متوسط و بزرگ. سیاهچاله های کوچک از ستارگانی تقریبن اندازه خورشید به وجود می آید. در حالی که سیاهچاله هایی بزرگ از ستارگانی با میلیون ها تا میلیارد ها برابر خورشید بوجود می آیند. برای مثال سیاهچاله ای که در قلب کهکشان راه شیر ی قرار دارد، از ستاره ای با چهار میلیون برابر خورشید ایجاد شده است.
با این حال وزن سیاهچاله ها برای سال ها به فراموشی سپرده شده بود. ستارشناسان به تازگی با سیاهچاله ای با جرم متوسط 20 هزار برابر خورشید مواجه شده اند به نام HLX-1 که در 290 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد.

◾️همانطور که اشاره شد، قدرت گرانش سیاهچاله ها به میزانی ست که حتی نور نمی تواند از آن بگریزد. سیاهچاله ها قوی ترین و پر انرژی ترین جسم کیهانی هستند. سیاهچاله های پر جرم گرد و غبار اطراف خود را با فشار بسیار زیاد به سمت بیرون پرتاب می کنند و مقدار عظیمی از انرژی و نور را آزاد می کنند. درخشان ترین اختروشی که در اطراف ما قرار دارد C 2733 با فاصله ی 3 میلیارد سال نوری از زمین می باشد.

◾️قدیم ترین سیاه چاله یافت نشده است اما قدیمی ترین سیاهچاله ی شناخته شده تا کنون ULAS J1120+0641 می باشد که حدود 770 میلیون سال بعد از انفجار بزرگ ایجاد شده است.( سن حدودی جهان 13.7 میلیارد سال پیش بینی شده است.)
سن این سیاهچاله ی باستانی برای ستاره شناسان مشکل ساز بوده است زیرا تخمین زده می شود ستاره ای که این سیاهچاله را بوجود آورده است جرمی 2 میلیارد برابر خورشید دارد. چگونه ستاره ای به این پر جرمی پس از مدت کوتاه ی از انفجار بزرگ تبدیل سیاهچاله می شود؟

◾️سیاهچاله ها هر چیزی که اطرافشان باشد را می بلعند، حتی سیاهچاله های دیگر را. دانشمندان به تازگی دریافتند که سیاهچاله های کوچکتر در قلب یک کهکشان توسط سیاهچاله های بزرگتر بلعیده می شوند. البته بلعیده شدن سیاهچاله ها توسط یکدیگر در هنگام ادغام دو کهکشان امری بود که قبلا مشاهده شده بود. اما اینک رصدخانه ی اشعه ی ایکس چاندرا کهکشان NGC3393 را یافته است که دارای دو سیاهچاله یکی حدود 30 میلیون برابر جرم خورشید و دیگری حدود 1 میلیون برابر جرم خورشید است. این دو سیاهچاله در فاصله ی 490 سال نوری از هم قرار دارند و امکان دارد توسط یکدیگر بلعیده شوند.

◾️کوچکترین سیاهچاله ای که تا کنون کشف شده است، سیاهچاله ی IGR J17091-3624 نامیده می شود که کمتر از سه برابر خورشید جرم دارد و دارای پایدرای بیشتری نسبت به سیاهچاله های بزرگتر است. این سیاهچاله با سرعتی حدود 32 میلیون کیلومتر بر ساعت می چرخد. 

◾️همه ی کهکشان ها دارای سیاهچاله های پرجرم و بسیار بزرگ هستند اما تاکنون دو سیاهچاله بسیار بزرگ و پر جرم شناخته شده اند.
یکی از آنها در مرکز کهکشان NGC 3842 قرار دارد که این کهکشان درخشان ترین کهکشان خوشه ی لئو می باشد و در فاصله ی 320 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. سیاهچاله ی این کهکشان 9.7 میلیارد برابر خورشید جرم دارد.
دیگر سیاهچاله ی بزرگ در کهکشان NGC 4889 قرار دارد که درخشان ترین کهکشان در خوشه ی کما بشمار می رود و فاصله ی آن از زمین 335 میلیون سال نوری است. سیاهچاله ی آن در حدود 9.8 میلیارد برابر جرم خورشید است.
محدوده ی گرانش یا "افق رویداد" این سیاهچاله ها 5 برابر فاصله ی خورشید تا سیاره ی پلوتون می باشد. جرم این سیاهچاله ها 2500 برابر سیاهچاله ی مرکز کهکشان راه شیری ست.
📌@higgs_field

◾️نظریّهٔ آشوب یا نظریّهٔ بی‌نظمی‌ها به مطالعهٔ سیستم‌های دینامیکی آشوب‌ناک می‌پردازد. سیستم‌های آشوب‌ناک، سیستم‌های دینامیکی‌ای غیرخطی هستند که نسبت به شرایط اولیه‌شان بسیار حساس‌اند. تغییری اندک در شرایط اولیهٔ چنین سیستم‌هایی باعث تغییرات بسیار در آینده خواهد شد. این پدیده در نظریهٔ آشوب به اثر پروانه‌ای مشهور است.


◾️رفتار سیستم‌های آشوب‌ناک به ظاهر تصادفی می‌نماید. با این‌حال هیچ لزومی به وجود عنصر تصادف در ایجاد رفتار آشوبی نیست و سیستم‌های دینامیکی‌ معین (deterministic) نیز می‌توانند رفتار آشوب‌ناک از خود نشان دهند.


◾️می‌توان نشان داد که شرط لازم وجود رفتار آشوب‌گونه در سیستم‌های دینامیکی‌ زمان‌پیوسته مستقل از زمان (time invariant) داشتن کمینه سه متغیر حالت است (سیستم مرتبه سه). دینامیک لورنتس نمونه‌ای از چنین سیستم‌ای است. برای سیستم‌های زمان‌گسسته، وجود یک متغیر حالت کفایت می‌کند. نمونهٔ مشهور چنین سیستم‌ای، مدل جمعیتی‌ی بیان‌شده توسط logistic map است .

📌@higgs_field

🌌کهکشان راه شیری و زن در زنجیر (آندرومدا)



ستاره‌شناسان، تخمین می‌زنند که کهکشان ما یعنی کهکشان راه شیری و کهکشان زن برزنجیر (آندرومدا) در حدود ۴٬۵ میلیارد سال دیگر با هم برخورد خواهند کرد. به عقیده دانشمندان، این دوکهکشان مارپیچی پس از برخورد، به یک کهکشان بیضوی یا شاید یک کهکشان صفحه‌ای بزرگ تبدیل خواهند شد .

📌@higgs_field

‍ ◾️تابش هاوکینگ به زبان ساده

آنچه در افق رویداد یک سیاهچاله باشد هرگز نمیتواند بگریزد مگر آنکه سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد که عملا غیر ممکن است .
این یعنی حتی نور هم نمیتواند از افق رویداد یک سیاهچاله بگریزد .


اما سطح مماس بر افق رویداد اینگونه نیست .
همانطور که میدانیم اگر فضا را خلاء تصور کنیم اشتباه بزرگی کرده ایم . فضا همواره بستر آشوبناک ذرات بنیادی است .

هنگامی که جفت ماده-پادماده بر اثر انرژی گرانشی سیاه‌چاله پدید می‌آید، یکی از ذره‌ها با جرم کمتر از جرم سیاه‌چاله، به خارج از سیاهچاله می‌گریزد .

◾️در حقیقت نوسان کوانتومی باعث پیدایش یک جفت ماده-پادماده در فاصله بسیار نزدیک به افق رویداد می‌شود. یکی از ذره‌ها به درون سیاه‌چاله می‌افتد و دیگری می‌گریزد. از دید ناطر بیرونی برای ثابت نگه داشتن انرژی کلی،ذره‌ای که به درون سیاه‌چاله می‌افتد باید انرژی منفی داشته باشد. این باعث می‌شود که سیاه‌چاله جرم از دست بدهد و برای بیننده بیرونی، به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله تنها یک ذره بیرون داده است. در مدلی دیگر، این فرایند با تأثیر تونل‌زنی کوانتومی پدید می‌آید. بر اثر تونل‌زنی کوانتومی، جفت ماده-پادماده از خلأ پدید آمده و یکی از دو ذره به بیرون از سیاه‌چاله، تونل می‌زند .

اگر به رابطه
E=mc^2

توجه کنید سرعت نور ثابت است پس تغییر در انرژی یک سیاهچاله تغییر در جرم آن سیاهچاله است .
═══════════════════
🆔 @Scientific_synthesis
═══════════════════