در چند جمله کوتاه میتوان گفت، سیاهچاله ناحیه ای از فضاست که مقدار بسیار زیادی جرم در آن تمرکز یافته و هیچ شیئی نمی تواند از میدان جاذبه آن خارج شود.از آنجا که بهترین تیوری جاذبه در حال حاضر تئوری نسبیت عام انیشتن است،در مورد سیاهچاله و جزییاتش باید طبق این تئوری تحقیق و نتیجه گیری کنیم. ابتدا از مفهوم جاذبه و شرایط ساده تر آغاز می کنیم.

ایده تفکر در مورد جرمی چنان چگال که حتی نور نیز نتواند از آن خارج شود متعلق به لاپلاس در قرن هجدهم است. تقریبا بلافاصله پس از بیان نظریه نسبیت عام توسط انیشتین ، کارل شوارتز شیلد یک راه حل ریاضی برای معادلات تیوری این اجرام کشف کرد و سال ها بعد اشخاصی چون اپنیمر و ولکف واشنایدر در دهه 1930 به طور جدی درباره امکان وجود چنین نواحی در عالم به تحقیق پرداختند. این پژوهشگران نشان دادند، هنگامی که محتویات سوخت یک ستاره پرجرم به پایان می رسد، نمی تواند در مقابل جاذبه درونی خود مقاومت کند و به صورت یک سیاهچاله در خود فرو می ریزد.

در نسبیت عام جاذبه از عوامل انحراف فضای 4 بعدی است. اشیاء بسیار پرجرم باعث انحرافات محورهای زمان و فضا می شوند در حدی که قوانین هندسی اعتبار خود را از دست می دهند و به کار نمی آیند. این انحراف در اطراف یک سیاهچاله بسیار چشمگیر است و باعث می شود که سیاهچاله ها خصوصیات عجیبی داشته باشند. هر سیاهچاله چیزی به نام افق حادثه ( event horizon ) دارد، که سطحی کروی است و مرز سیاهچاله را مشخص می کند. شما می توانید وارد این افق شوید اما نمی توانید از آن رهایی یابید. در حقیقت وقتی وارد افق شدید محکوم به نزدیک و نزدیک تر شدن به مرکز سیاهچاله هستید.

درباره افق می توان این تصور را داشت که افق جایی است که در آن سرعت گریز برابر با سرعت نور است. در خارج از افق سرعت گریز کمتر از سرعت نور است. بنا بر این در صورتی که راکت های شما به اندازه کافی انرژی داشته باشند می توانید از افق دور شوید اما وقتی وارد افق شدید راهی برای خروج ندارید. افق خصوصیات هندسی عجیبی دارد، برای یک ناظر که فاصله زیادی از سیاهچاله دارد، افق جای خوبی به نظر می رسد که کروی و ساکن است. اما در صورتیکه به سیاهچاله نزدیک شوید متوجه خواهید شد افق با سرعت بسیار زیاد و یا در حقیقت با سرعت نور به سمت بیرون در حرکت است. چون افق با سرعت نور به سمت بیرون گسترش می یابد، پس برای خروج از افق باید سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشیم. و چون می دانیم که نمی توانیم با سرعتی بیش از سرعت نور سیر کنیم پس هیچ گاه نخواهیم توانست از سیاهچاله فرار کنیم.

اگر این مطالب بسیار عجیب به نظر می رسند، نگران نباشید، واقعا عجیب هستند. افق از جهتی ثابت و از جهتی نا پایستار است. این مطلب تا حدی شبیه به داستان آلیس در سرزمین عجایب است. او باید تا جایی که می توانست سریع حرکت می کرد تا می توانست در یک جا بماند.

نام سیاهچاله را برای اولین بار جان آرچیبالد ویلر پیشنهاد داد که نام مناسبی به نظر می رسید، چون از نام های پیشنهادی قبل از خودش جذاب تر بود. پیش از ویلر از این نواحی با عنوان ستاره های منجمد یاد می شد. در ادامه توضیح خواهم داد که چرا این نام را به آن ها داده بودند

این گمان وجود دارد که در مرکز کهکشانها سیاهچاله های ابر سنگین وجود داشته باشد.از جمله در کهکشان خودمان نحوه حرکت ابرهای گازی وشدت پرتوهای ارسالی از مرکز کهکشان خودمان از دلایل وجود چنین سیاهچاله ای می باشد. بررسی سرعت ستاره‌های نزدیک به مرکز کهکشان راه شیری که امروزه توسط تلسکوپ‌هابل قابل انجام است، بیانگر این واقعیت است که جرم هسته کهکشان بسیار بزرگ بوده که در یک ناحیه کوچک قرار دارد این نمونه می‌تواند وجود سیاهچاله در مرکز کهکشان‌ها را مورد تایید قرار دهد. همچنین مشاهده اشعه گاما متغییر را می‌توان به عنوان شاهدی دال بر قبول سیاهچاله ابرجرم‌دار در مرکز کهکشان‌ها دانست. اخیرا" وجود سیاهچاله در مرکز کهشکانM87 نیز مورد قبول منجمین قرار گرفته است.

چگالی متوسط یک سیاهچاله متناسب با عکس مربع جرم آن است. برای یک سیاهچاله در حد جرم خورشید چگالی ده میلیون تن در سانتی مترمکعب بدست می‌آید که چهل برابر چگال‌تر از مواد هسته‌ای است . در صورتی که برای یک سیاهچاله با جرم صد میلیون برابر جرم خورشید چگالی یک گرم در سانتی مترمکعب محاسبه می‌شود که برابر چگالی آب است. بنابراین شرایطی که می‌تواند یک سیاهچاله کوچک ایجاد گردد بسیار سخت تر از شرایطی است که یک سیاهچاله بزرگ می‌تواند تولید شود.

ادامه دارد............