השאלה כבר נדונה בצורה נרחבת בשאלות קודמות; על כן אתן כאן מבוא קצר

חור שחור הוא תוצר סופי של כוכב מסיבי שסיים את חיו והפסיק ליצור אנרגיה בתהליך היתוך גרעיני. כאשר כוכב מסיבי לא מקיים תהליך היתוך גרעיני הוא לא מסוגל "לתמוך בעצמו" ולהתנגד לקריסה עצמית (בעקבות מסתו האדירה). כתוצאה מכך הכוכב מתחיל לקרוס לתוך עצמו. בתלות במסתו של הכוכב הוא יכול להפוך לננס לבן, כוכב נויטרונים או חור שחור (הנוצר כאשר מסת הכוכב הייתה גבוהה מאוד, הרבה יותר מהשמש שלנו).

חור שחור הוא בעל כוח משיכה כה חזק שאפילו אור לא יכול להימלט ממנו ולכן הוא נקרא חור שחור. חור שחור מוקף במעטפת דמיונית הקרויה "אופק האירועים", כל מה שפנימה למעטפת אינו יכול להימלט החוצה כי מהירות המילוט גדולה ממהירות האור, כל גוף או חלקיק שיעברו את אופק המאורעות של החור השחור גורלם נחרץ ליפול לתוכו.

במרכז "אופק האירועים" (מרכז החור השחור) מצוייה נקודה הקרויה סינגולאריות ובה צפיפות המסה היא אינסופית ועיקום המרחב אינסופי. כאשר אור נופל לכיוון החור השחור, בנקודה בה הוא עובר את אופק האירועים הוא פולט קרינה הקרויה קרינת הוקינג הניתנת למדידה.


תמונה להמחשת גודלו (באופן יחסי) של חור שחור. מימין העיגול הצהוב היא השמש שלנו, העיגול האדום ננס אדום, העיגול החום ננס חום והנקודה השחורה ננס לבן או שחור. משמאל הננס הלבן מוגדל ומיוצג כעיגול האפור. בהשוואה אליו ניתן לראות את גודלו של כוכב נויטרונים (סגול) וחור שחור (הנקודה השחורה). נילקח ועובד מוויקיפדיה.

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

5 תגובות

  • חן

    חורים שחורים

    האם מסת (ו/או קוטר) החור השחור גדלה כתוצאה מבליעת עצמים שונים?

  • שלומי

    כן

    גם בחור שחור חוק שימור החומר-אנרגיה מתקיים. ולכן, אחד מהפרמטרים הבאים: אנרגיה, צפיפות או קוטר חייבים לגדול. מי מהם? אין לנו מושג, מכיוון שאחרי אופק האירועים אין לנו אינפורמציה על החור. ממה שבדקתי, אופק האירועים גדל עם גדילה של המסה, אך כאמור לא ניתן לדעת מדוע בדיוק ביחס לאיזה פרמטר.

  • הסבר

    פרדוקס המידע -

    פרדוקס המידע מעלה את השאלה האם ניתן ללמוד מהקרינה והאנרגיה שנפלטת מהחור השחור אודות המידע שבתוכה? יש הטוענים שהחומר שנבלע מוחזר לחלל והמידע נבלע איתו לתמיד ולא מועבר בצורה כלשהי , לעומת זאת ישנה הטענה של הוקינג שאפשר לגלות מידע זה באמצעות חישוב התנודות באופק האירועים וניסיונות למצוא דרך למנוע התאדות מוחלטת של חור שחור.

    כיצד התפתח המודל הרעיוני המציג את פרדוקס המידע:
    הוקינג קבע בתחילה, כי חור שחור מוחק כל מידע על חומר הנשאב לתוכו פרט למסה, מטען חשמלי ותנע זויתי. לפי השערתו אם דבר כלשהו מושלך לתוך חור שחור , המידע שהוא נושא נעלם לעד.
    (השערה זו מהווה סתירה למכניקת הקוונטים.)

    הפיסיקאים סברו כי טענה זו מוטעית וכי לפחות המידע הבסיסי הקשור לחוקי השימור נשמר בצורה כלשהי, הם הסתמכו על העיקרון שהאנרגיה של החומר (לפי משוואת איינשטיין) משתקפת לעד בהגדלת המסה של החור השחור.
    אם החומר נלכד בעת שהקיף את החור, התנע הזוויתי המשויך לתנועתו זו מתווסף לתנע הזוויתי של החור השחור.
    המסה של חור שחור וגם התנע הזוויתי שלו ניתנים למדידה מתוך השפעותיהם על המרחב-זמן שמסביב לחור. בדרך זו מקיימים חורים שחורים את חוקי השימור של המסה ושל התנע הזוויתי. אבל דומה שהם מפירים חוק יסודי אחר, החוק השני של התרמודינמיקה.

    לפי החוק השני של התרמודינמיקה -המידע של מערכת אינו יכול לקטון , כלומר האנטרופיה של מערכת פיזיקלית מבודדת אינה יכולה לקטון לעולם.
    הפיזיקאי וילר טען שכאשר חומר נעלם בתוך חור שחור האנטרופיה שלו אובדת לנצח.

    ב-1970, פיזיקאים ביניהם: פנרוז, פלויד והוקינג הראו בנפרד כי בתהליכים שונים, כגון התמזגות חורים שחורים, השטח הכולל של אופקי האירועים אינו פוחת לעולם- כלומר נטיית האנטרופיה היא לגדול. לפיכך, החוק השני של התרמודינמיקה חל על האנטרופיה של חורים שחורים.

    ב-1972 העלה בקנשטיין את הרעיון שלחור שחור יש אנטרופיה, שערכה עומד ביחס ישר לשטח הפנים של אופק האירועים שלו .
    בקנשטיין הוא זה שקישר בין אנטרופיה לבין אופק האירועים של חור שחור, לפי קביעתו לחור שחור אפשר לייחס אנטרופיה שגודלה פרופורציונלי לשטח פני אופק האירועים שלו- כלומר, האנטרופיה של חור שחור אינה עומדת ביחס ישר לנפח שלו אלא ביחס ישר לשטח הפנים של אופק האירועים שלו שהוא בעצם שטח הפנים של החור השחור.
    (האנטרופיה של מערכות פיזיקליות עומדת ביחס ישר לנפח שלהן וגודלו של חור שחור עומד ביחס ישר למסה שלו).

    ב-1974 כאשר הוכיח הוקינג כי חור שחור פולט באופן ספונטני קרינה, תהליך קרינה זה שתיאר הוקינג איפשר לפיזיקאים לקבוע את היחס בין האנטרופיה של חור שחור לבין שטח האופק: האנטרופיה של חור שחור היא בדיוק רבע משטחו של אופק האירועים הנמדד ביחידות של שטח פלנק. (אורך פלנק הוא קנה המידה היסודי לאורך בתורת הכבידה הקוואנטית.)

    ובשנת 1996 הראו הפיזיקאים: סטרומינג'ר וק. ואפה כי בחורים שחורים מסוג מסוים ישנה התאמה בין האנטרופיה לבין החומר שבתוך החור השחור אם ההנחה היא שהוא עשוי ממיתרים.
    גם בשנת 2004 הוכיחו פיזיקאים נוספים (שיוצגו ע"י ס. מתור) כי אם החור השחור מורכב ממיתרים, אז המידע על החומר הנבלע בחור השחור אינו נעלם.

    הוקינג הציג את עמדתו החדשה (2004) והוכיח כי אופק האירועים אינו משטח סטטי, אלא יש בו תנודות קוונטיות הנוצרות ע"י החלקיקים החוצים את המשטח והמידע נשמר על פני אופק האירועים. גוף הנופל לחור השחור יכול לחולל הפרעה בשדה הקרינה שהחור השחור פולט וע"י כך המידע חוזר בתוך הקרינה הנפלטת. (גלית)

  • לינוי

    שאלה חשובה!

    אמרתם שחור שחור הוא תוצר סופי של כוכב מסיבי שסיים את חיו והפסיק ליצור אנרגיה בתהליך היתוך גרעיני. וכאמור, גם השמש הוא כוכב מסיבי.
    השאלה שלי היא אם גם סופה של השמש להיות כזאת?
    האם השמש עלולה לסיים את חיה בתור חור שחור?

  • מאיר ברק

    השמש לא תהפוך לחור שחור

    כוכב קטן יחסית כמו השמש שלנו יתקיים כ 10 מיליארד שנים ובסופם יהפוך לננס לבן שידעך לו לאיטו במשך שנים רבות; כוכבים אדירים (מסה פי 10 מהשמש שלנו) יחיו הרבה פחות זמן, כ 10 מליון שנים ובסופם יעזבו את במת ההיסטוריה בנפץ עז.

    הסבר יותר מפורט תוכל לקרוא בקישורים שהוספתי
    קישורים:
    מה זה סופר נובה
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1450&incat=1412&a...

    על כוכבי נויטרונים וחורים שחורים
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1450&incat=1412&a...