شعاع شوارتزشیلد: تفاوت بین نسخه‌ها

نسخهٔ ‏۲۹ اوت ۲۰۱۲، ساعت ۱۶:۰۵

شعاع شوارتزشیلد شعاعی است که بر طبق معادلات متریک برای سیاهچاله‌ها تعیین می‌شود.شعاع شوارتزیلد(به انگلیسی: Schwarzschild radius) نام شعاعی در فیزیک است که تمام اجسامی که در آن وارد می‌شوند در یک نقطه جمع می‌شوند با هر جرمی به نقطه نقطه تکینگی گفته می‌شود.به منطقه‌ای با شعاع شوارتزیلد افق رویداد گفته می‌شود

پیشینه و کشف

در سال 1966 اخترشناس آلمانی، کارل شوارز شیلد، راه حلی برای نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین پیدا کرد که نشان دهنده سیاهچاله ای کروی بود.کار شوارزشیلد پیچیدگی خارق العاده ای از نسبیت عام را آشکار ساخت. او نشان داد که اگر جرم ستاره ای در نقطه ای بسیار کوچک متمرکز شود، میدان گرانش در سطح ستاره چنان قوی میشود که حتی نور نیز نمیتواند از آن بگریزد. این همان چیزی است که ما سیاهچاله مینامیم، منطقه ای از فضا زمان با مرزی که "افق اتفاق" یا "افق رويداد" نامیده میشود که هیچ چیز، از جمله نور نمیتواند از آن بگریزد و به مشاهده کننده ای در دوردست برسد.

برای مدتهای طولانی اغلب فیزیکدانان، از جمله انیشتین ، بعید میدانستند که چنان تمرکز عظیمی از ماده بتواند در کیهان واقعی اتفاق بیفتد و وجود پیدا کند.اما اکنون ما میدانیم زمانی که یک ستاره بسیار سنگین و بدون چرخش، صرف نظر از پیچیدگی شکل و ساختار درونی اش، سوخت هسته ای اش را به پایان میرساند، دچار رمبش میشود و به درون خود فرو میریزد و یک سیاهچاله گرد شوارزشیلدی به وجود می آید.

معادله

شعاع (R) افق رويداد سیاهچاله فقط به جرم بستگی دارد

و به وسیله معادله زیر نشان داده میشود:

که در آن علامت (C) نشاندهنده سرعت نور، (G)ضریب ثابت گرانش و (M) جرم سیاهچاله است. برای مثال، شعاع سیاهچاله ای به جرم خورشید فقط دو مایل (یا حدود 3700 متر) میباشد.

تعریف افق رویداد در متریک شوارتزشیلد

در متریک شوارتز شیلد افق رویداد منطقه ای در اطراف سیاهچاله های شوارتز شیلد است که خود جزئی از شعاع شوارتز شیلد است و نور نمی تواند از آن بگریزد . اما خواص سیاهچاله های شوارتز شیلد به این صورت است که این سیاهچاله بار ندارد و اسپین و چرخش هم ندارند . دو سیاهچاله ی شوارتز تنها در یک صورت قابل تشخیص از یکدیگر هستند و آن هم جرمشان است .

اما باید بدانیم که سیاهچاله ها را تنها با راه حل های شوارتز شیلد توصیف نمی کنند .

در سال 1963 زمانی که روی پی کر استرالیایی بروی مسائلی که تا آن زمان برای سیاهچاله کشف نشده بودند کار می کرد به طور غیرمنتظره به پاسخی رسید که یک سیاهچاله را باتکانه زاویه ای یا همان اسپین شرح می داد . همانطور که در سیاهچاله های شوارتزشیلد گفته شد آنها دارای چرخش نیستند ولی سیاهچاله های کر چرخش نیز دارند . در این سیاهچاله ها ارگوسفر یک شکل غیر عادی دارد و این خاصیت در افق رویداد و قطب ها نیز حس می شود و معادل شعاع سیاهچاله های شوارتز شیلد وابسته به جرم آن کشش دارد.

منبع

کتاب کیهان در پوست گردو / نویسنده:استفن هاوکینگ / مترجم:محمد قصاع / انتشارات آستان قدس رضوی / چاپ سوم، 1388 / صفحه 117

مقاله منتشر شده به قلم امیر سجاد رضایی

ویکی پدیا