حفره ی سیاه (2)   حفره ی سیاه (1)

در مقالات قبلی به طور کامل توضیح داده شد که علل ایجاد نیروهای گرانشی متمرکز و برخی پدیده جانبی در اطراف سیاه چاله ها چگونه است و به طور مفصل در مورد این نیروها بحث شد اما برای اینکه دقیق تر شده و به عمق مطالب هم پی ببریم مجبور هستیم دوباره برخی مسائل را تکرار نمایم.

ما می دانیم که نیروی گرانشی در اطراف یک سیاه چاله بقدری زیاد است که امکان فرار برای ذرات به حد صفر میرسد.مگر در مواردی خاص و شرایطی که در مقالالت قبلی توضیح دادخ شد.اما این نیروی گرانشی را می توانیم به حالت ای مختلف بررسی کنیم . نیروی گرانشی که در میدان گرانشی ایجاد می شود یا نیروی گرانشی توسط ذرات گراویتون حمل شده و به ذرات دیگر اثر می کند.در ابتدای امر از شما دعوت می کنیم یک سیاه چاله بزرگ را در نظر بگیرید فرض کنید این سیاه چاله با قدرت کشش بالا سرعت دورانی پایینی دارد سوالی که اینجا مطرح میشود این است که ذرات چگونه به داخل کشیده می شوند؟ جوابی که ما داریم این است که این ذرات در خط تقریبا مستقیم و در جهتی که وارد شده اند به سطح بر خورد می کنند.حال همین سیاه را با سرعت گردش بالا در نظر بگیرید اینجا دیگر ذرات مثل حالت اول به بالا کشیده نخواهند شد .علت هم این است که وقتی سیاه چاله رمبیده ، با سرعت بالا دوران می کند به همراه خود فضا و زمان و یا ذرات گراویتون را به چرخش به دور خود وادار می سازد.در نتیجه جهت گیری ذرات هم در جهت حرکت همین گراویتون ها خواهد بود و ذرات فقط در نزدیکی سطح چاله از حرکت دایره ای باز خواهند ایستاد .حال همین مطلب را در تمام سیاه چاله بسط داده و اینگونه بحث را پیش می بریم که اگر ذرات گراویتون که حامل نیرو هستند در اطراف سیاه چاله گردش کنند ؟با سرعتی ثابت در تمام سطوح حرکت خواهند کرد ؟

جواب این سوال خیر است.

قبل از پاسخ کامل به این سوال در مورد مطلب فوق یک مثال می زنیم : اگر شما ماهواره ای را با یک موشک قدرتمند به بالای جو منتقل مرده و این ماهواره را به حال خود رها کنید چه اتفاقی میوفتد ؟ خوب معلوم است این ماهواره بعد از دقایقی با سرعت بالا با زمین بر خورد خواهد کرد. ولی اگر این ماهواره را توسط موشک دیگری با سرعتی مشخص به حرکت در اوریم دیگر این ماهواره با زمین بر خورد نخواهد کرد و در مدار مشخص خود با تناوب منظمی حرکت خواهد کرد.پس در مورد سیاه چاله ها هم چرخش سیاه چاله تقریبا همان نقشی را ایفا می کند که موشکهای ماهواره ایجاد می کند اما در جواب سوال باید گفت اگر این حرکت دایره ای در اطراف سیاه چاله ها را به طرف قطب های سیاه چاله منتقل کنیم قضیه فرق خواهد کرد

همان گونه که در شکل (1) ملاحظه می کنید ذره ای با زاویه ای مشخص در حال حرکت به سمت سیاه چاله است در حالی که به خود سیاه چاله هم با سرعت بالا گردش می کند و فضای اطراف را نیز به حرکت در می آورد . اگر این ذره بر روی فضا زمان و یا ذرات گراویتون نیرو وارد کرده و روی انها حرکت دایره ای انجام دهد با سرعتی مشخص که رفته رفته در اثر نزدیک شدن به سیاه افزایش می یابد و طرف مرکز حرکت خواهد کرد .ضمن اینکه یک شتاب مرکز گرا نیز در جهت مستقیم به علت گردش به طرف خط عمودی که از مرکز دایره می گذرد به آن وارد می شود و حال رابطه ی این حرکت را بدست می آوریم.در شکل 2 گرانیگاه ذره به عنوان ذره ای که بر مسیر دایره حرکت می کند . در نظر گرفته شده است . دو نیروی وزن و عمودی تکیه گاه بر ذره اثر میکنند . اگر محور های مختصات را افقی و قائم در نظر بگیریم لازم است نیروی عمودی را به مولفه هایش تجزیه کنیم (برای ان که بردار نیروی مرکز گرا در جهت مثبت باشد جهت مثبت محور ایکس را به طرف چپ تعریف کرده ایم) با توجه به توضیحات بالا نبروی کل هم نیروی وارد شده ی نهایی بر ذره اسن . از برایند نیروهای وزن و عمودی تکیه گاه بدست می اوریم .حتمامتوجه شده اید که زاویه بین نیروی عمودی و جهت مثبت محور عمودی برابر الفا است .(زیرا راستای نیروی عمودی بر شیب عرضی و راستای محور عمودی بر سطح افق عمود است و می دانید هرگاه اضلاع دو زاویه نظیر به نظیر بر هم عمود باشند. ان دو زاویه نیز با هم برابرند)(تمام محاسبات در داخل افق رویداد سیاه چاله معتبر هستند)

بعد از توضیحات بالا در مورد ایجاد حفره هم باید گفت چون ذره یا ذرات گراویتون در مسیر دایره ای حرکت شتاب دار دارند به دیواره ی حرکت خود که همان ذرات گرائیتون دیگر است نیروی مخالف وارد می کنند در نتیجه این ذرات حامل نیروی گرانشی از مرکز گردش دور شده و یک حفره که از سطح خارج افق رویداد شروع می شود و به سطح سیاه چاله میرسد ایجاد شده و ذرات در سطح بین حفره که یک طرف ان افق رویداد است و طرف دیگر انم فضای بدون گرانشی شدید حرکت می کنند - شکل 3

نبروی کل وارد شده بجز خط مستقیم که از خط استوای سیاه چاله می گذرد همیشه بیشتر از نیروی وزن است و فقط در همین یک مورد نیروی خالص به خاطر اینکه از سطح نیروی عمودی تکیه گاه به جسم اثر نمی کند برابر وزن جسم است