چرا وقتی ستاره‌های پرجرم می‌میرند سیاهچاله درست می‌شود؟
چگونه پس از انفجار ابرنواختری که مقدار زیادی از ماده ستاره به فضای اطراف پرتاب می‌شود و از دست می‌رود، تازه چگالی آن‌قدر بالا می‌رود که باقیمانده آن به یک سیاهچاله تبدیل می‌شود؟
مشخصات
زمان لازم
۲۰ الی ۳۰ دقیقه
مفاهیم اصلی
چگالی – جاذبه
چه وسایلی نیاز داریم
- بادکنک
- فویل آلومینیوم
- نخ
- ماژیک
- ترازوی آشپزخانه
- سوزن ته گرد
- خط کش
مراحل آزمایش
- بادکنک را باد کنید و گره بزنید. تلاش کنید تا حدی باد کنید که شکل کروی داشته باشد.
- تمام بادکنک را با فویل آلومینیوم بپوشانید.
- این بادکنک الآن ستاره شماست. برای اینکه محیط آن را اندازه بگیرید یک نخ دور بزرگترین بخش آن بپیچید. از ماژیک برای علامت زدن اندازه نخ استفاده کنید. سپس با یک خط کش طول نخ را اندازه بگیرید.
"سعی کنید ستاره‌تان را به آرامی فشرده کنید. می‌بینید که مقاومت می‌کند و به راحتی جمع نمی‌شود. در یک ستاره هم فشار تابشی هسته ستاره اجازه اینکه لایه‌های عمیق گاز در اثر جاذبه روی سر هم فشرده شوند را نمی‌دهد"
- به آرامی فویل را فشار دهید تا حجمش را کم کنید
- دور آن را دوباره اندازه بگیرید و ثبت کنید.
- وزن فویل را با ترازو نیز دوباره اندازه بگیرید
وقتی سوخت هسته ستاره تمام می شود، دیگر نمی تواند لایه ها را نگه دارد. جاذبه ستاره را فشرده می‌کند.
- بادکنک را روی ترازوی آشپزخانه بگذارید و وزن آن را اندازه بگیرید.
- حالا وقت آن است که ستاره‌تان تبدیل به ابرنواختر شود. با استفاده از یک سوزن ته گرد آن را بترکانید.
- حالا ستاره را کاملاً به شکل یک توپ کوچک تا حد امکان له کنید. خلاقیت به خرج دهید!
- محیط و جرم سیاهچاله خود را دوباره اندازه‌گیری و ثبت کنید.
چه اتفاقی می افتد؟
آیا در هر بار که وزن ستاره‌تان را با ترازو اندازه می‌گیرید، فرقی می‌کند؟ محیطش چطور؟ چه می‌شود؟
با انجام این آزمایش می‌بینید که با کوچکتر شدن اندازه ستاره، جرمش ثابت می‌ماند و در نتیجه مقدار جرمی که در یک واحد ثابت از حجم (یعنی چگالی) دارد اضافه می‌شود.
آن‌چه در واقعیت برای ستاره‌های پرجرم در حال مرک اتفاق می‌افتد این است که با خاموش شدن کوره مرکزی، و در نتیجه از بین رفتن فشار تابشی رو به بیرون (معادل خالی شدن باد داخل بادکنک) لایه‌های بیرونی (درست مثل فویل) روی هسته فرو می‌ریزند و آن‌گاه چگالی و در نتیجه نیروی جاذبه آن‌قدر بالا می‌رود که هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند و در نتیجه سیاهچاله درست می‌شود.
حالا یک ظرف آب بزرگ آماده کنید.
- سعی کنید یک ستاره جدید و پر از باد را در یک ظرف بزرگ آب قرار دهید آیا شناور می‌ماند؟
- سیاهچاله‌ی ترکیده و مچاله شده چطور؟ اگر آن را داخل آب بیاندازیم روی آن می‌ماند یا به زیر می‌رود؟
- چگالی ستاره که فشرده شده چقدر بزرگتر از ستاره معمولی (که داخل بادکنکش باد بود) شده است؟ – برای پاسخ به این سوال دقت کنید که جرم تقسیم بر حجم است. چه راهی را پیشنهاد می‌کنید برای اینکه دور (محیط) ستاره را به حجم تبدیل کنید؟