آیا خورشید در نهایت به یک سیاهچاله تبدیل خواهد شد؟

حدود 5 میلیارد سال دیگر، خورشید به پایان عمر سوخت هسته‌ای خود می‌رسد و دیگر نمی‌تواند خود را در برابر گرانشش حفظ کند. لایه‌های بیرونی این ستاره درخشان منفجر و جدا شده و احتمالاً زمین را در این فرآیند از بین می‌برند، در حالیکه هسته آن به حالتی فوق‌العاده متراکم فرو می‌رود و در نهایت یک جرم باقیمانده ستاره‌ای ایجاد خواهد شد.

اگر فروپاشی گرانشی یک هسته ستاره‌ای کامل شود، باقیمانده ستاره، یک سیاهچاله (منطقه ای از فضا و زمان با تأثیر گرانشی آنقدر زیاد که حتی نور نیز نمی‌تواند از چنگال آن فرار کند) خواهد بود. اما آیا وقتی عمر خورشید تمام شود تبدیل به سیاهچاله خواهد شد؟

در یک کلام ساده باید گفت: “نه” چراکه خورشید چیزی که برای تبدیل شدن به سیاهچاله لازم است را ندارد!

خاویر کالمت، کارشناس سیاهچاله و استاد فیزیک در دانشگاه ساسکس در بریتانیا، از طریق ایمیل به لایو ساینس گفت:

جواب خیلی ساده است: خورشید به اندازه کافی سنگین نیست که به سیاهچاله تبدیل شود‍!

به گفته کالمت، شرایط متعددی بر تبدیل شدن یک ستاره به سیاهچاله تأثیر می‌گذارند از جمله ترکیب آن، چرخش آن و فرآیندهای حاکم بر تکامل آن، اما شرط اصلی همچنان همان مقدار مناسب جرم است.

کالمت گفت:

ستارگانی با جرم اولیه بیشتر از حدود 20 تا 25 برابر جرم خورشید، پتانسیل آن را دارند که دچار فروپاشی گرانشی لازم برای تشکیل سیاهچاله‌ها شوند.

این آستانه که به عنوان حد تولمن-اپنهایمر-ولکوف شناخته می‌شود، اولین بار توسط جی. روبرت اپنهایمر و همکارانش محاسبه شد. در حال حاضر، دانشمندان فکر می‌کنند که یک ستاره در حال مرگ باید یک هسته ستاره‌ای با جرمی حدود دو تا سه برابر جرم خورشید را برای ایجاد یک سیاهچاله پشت سر بگذارد. بنابراین، از نظر تئوری، اگر خورشید دو برابر جرم فعلی‌اش بود، می‌توانست به یک سیاهچاله تبدیل شود.

هنگامی که یک ستاره سوخت هسته‌ای را در هسته خود تخلیه می‌کند، همجوشی هسته‌ای هیدروژن به هلیوم هنوز در لایه‌های بیرونی آن اتفاق می‌افتد. بنابراین، با فروپاشی هسته، لایه‌های بیرونی ستاره منبسط شده و وارد فاز غول سرخ شدن می‌شوند.

زمانی که خورشید در حدود 6 میلیارد سال (یک میلیارد سال پس از تمام شدن هیدروژن در هسته‌اش) به یک غول سرخ تبدیل شود، به دور مدار مریخ منبسط شده و سیارات نزدیک احتمالاً از جمله زمین را می‌بلعد. لایه‌های بیرونی این غول سرخ با گذشت زمان سرد شده و گسترش می‌یابند تا یک سحابی سیاره‌ای در اطراف هسته در حال سوختن خورشید تشکیل دهند.

ستارگان عظیمی که سیاهچاله‌ها را ایجاد می‌کنند، چندین دوره فروپاشی و انبساط را پشت سر می‌گذارند و هر بار جرم بیشتری از دست می‌دهند. دلیلش این است که در فشارها و دماهای بالا چنین ستارگان پرجرمی، آنها می‌توانند عناصر سنگین‌تری را با هم ترکیب کنند. این فرآیند تا زمانی ادامه می‌یابد که هسته ستاره از آهن، سنگین‌ترین عنصری که یک ستاره می‌تواند ایجاد کند، ساخته شود و ستاره در یک ابرنواختر منفجر شده و حتی جرم بیشتری از دست بدهد.

به گفته ناسا، سیاهچاله‌های معمولی با جرم ستاره‌ای (کوچک‌ترین گونه‌ای که اخترشناسان مشاهده کرده‌اند)، سه تا 10 برابر سنگین‌تر از خورشید هستند، اما برخی از آنها می‌توانند حتی به اندازه 100 برابر خورشید نیز جرم داشته باشند. البته یک سیاهچاله سنگین با جرم ستاره‌ای 100 برابر خورشید، با فرآیندی که توضیح داده شد ایجاد نمی‌شود، در اصل آن سیاهچاله کوچک با تغذیه از گاز و گرد و غبار مجاور و حتی ستاره همراهش (اگر زمانی متعلق به یک سیستم دوتایی بود) سنگین‌تر خواهد شد.

با این حال، خورشید هرگز به مرحله ذوب آهن نمی‌رسد. کالمت گفت که در عوض، خورشید به یک کوتوله سفید، ستاره ای متراکم و به اندازه زمین تبدیل خواهد شد. بنابراین، زمین هرگز هیجان و وحشت بلعیده شدن توسط یک سیاهچاله را نخواهد فهمید، مگر اینکه کل جهان از قبل در یک سیاهچاله باشد!

منبع: Livescience