6 سوال درباره سیاهچاله ها و پاسخ آن ها - شیوا مارکت

تنها حدود صد سال از شکل گیری مفهومی به نام سیاهچاله می گذرد. سیاهچاله ابتدا از دل معادلات فیزیک پدید آمد. پس از آن سال ها طول کشید تا دانشمندان نشانه هایی غیرمستقیم از وجود سیاهچاله ها را مشاهده نمایند. در امسال میلادی اما بالاخره اولین تصویر مستقیم از افق رویداد یک سیاهچاله در جریان پروژه تلسکوپ افق رویداد ثبت شد. خبری که به تیتر اول بسیاری از رسانه های معتبر دنیا تبدیل شد و توجه عموم مردم را به خود جلب کرد. چرا که بالاخره تصویری واقعی از آن چه سال ها درباره آن خوانده بودیم و تصور ما از آن تنها به شبیه سازی ها و تصویرسازی ها محدود می شد ثبت شد.

بدون شک سوالات بسیاری درباره سیاهچاله ها در ذهن علاقه مندان به علم وجود دارد که در این مقاله به طور اجمالی به بعضی از آن ها پاسخ می دهیم.

1. اگر نمی توانیم سیاهچاله ها را ببینیم اطلاعات مان از این اجرام را چگونه به دست می آوریم؟

مرز سیاهچاله با فضای اطرافش با عنوان افق رویداد شناخته می گردد. جایی که با گذر از آن دیگر راه برگشتی وجود ندارد؛ حتی برای نور، سریع ترین موجود عالم. با این حال اخترشناسان می توانند با استفاده از تلسکوپ هایی در طول موج های مختلف محیط اطراف سیاهچاله ها را زیر نظر بگیرند. دمای موادی که در اطراف سیاهچاله ها جای گرفته اند به میلیون ها درجه سانتی گراد می رسد. دمای زیاد این مواد باعث تابش آن ها در طول موج پرتو ایکس می گردد که تلسکوپ های پرتو ایکس توان ثبت آن را دارد.

از سوی دیگر ثبت اثرات گرانش قدرتمند سیاهچاله ها روی ستاره ها و دیگر اجرام قابل آنالیز است و با این روش نیز می توان به اطلاعاتی از سیاهچاله ها دست پیدا کرد. به طور مثال در مرکز کهکشان راه شیری ستاره هایی وجود دارند که با سرعتی قابل توجه به دور یک جرم ناپیدا در حال گردش هستند. جرم ناپیدایی که در واقع ابرسیاهچاله مرکز کهکشان ما است.

2. چرا هیچ چیز توان گریز از گرانش سیاهچاله را ندارد؟

سرعت فرار یا سرعت گریز یک مفهوم فیزیکی است که بیان گر حداقل سرعت لازم برای فرار از گرانش یک جرم است. به طور مثال برای رهایی از گرانش سیاره زمین و رسیدن به فضا حداقل سرعتی که فضاپیما باید به آن برسد چیزی در حدود 11/186 کیلومتر بر ثانیه است. سرعت فرار رابطه مستقیمی با جرم دارد. بنابراین هر چه جرم سوژه ی مورد نظر بیشتر باشد سرعت لازم برای فرار از گرانش آن نیز بیشتر خواهد بود. از سویی دیگر فاصله جسم پرتاب شونده از مرکز جرم مورد نظر هم در سرعت فرار تاثیرگذار است. به طور مثال اگر سیاره ای با جرم برابر با زمین اما قطر نصف سیاره ما وجود داشته باشد سرعت فرار در آن سیاره بیشتر از زمین خواهد بود.

حال اگر فرمول های محاسبه سرعت فرار را برای سیاهچاله ها به کار ببریم به این نتیجه خواهیم رسید که سرعت فرار برای این اجرام از سرعت نور هم بیشتر است! پس هیچ چیز پس از گذر از افق رویداد و وارد شدن به سیاهچاله توان خروج از آن را نخواهد داشت.

3. سیاهچاله ها چگونه شکل می گیرند؟

دسته ای از سیاهچاله ها که به سیاهچاله های ستاره ای معروف هستند پس از سرانجام زندگی ستاره های پرجرم شکل می گیرند. زمانی که زندگی ستاره با انفجار ابرنواختری به سرانجام می رسد و پس از آن، و در صورت کافی بودن جرم ستاره، سیاهچاله متولد می گردد. علاوه بر این برخورد ستاره های نوترونی با یک دیگر نیز می تواند منجر به شکل گیری سیاهچاله ها گردد. از سویی دیگر برخورد یک ستاره نوترونی با یک سیاهچاله می تواند یک سیاهچاله پرجرم تر را شکل دهد. چنین برخوردهایی باعث انتشار امواجی موسوم به امواج گرانشی نیز می گردد.

اما دنیای سیاهچاله ها تنها به سیاهچاله های ستاره ای محدود نمی گردد. ابرسیاهچاله ها دسته ای دیگر از این اجرام هستند که در مرکز کهکشان ها قرار دارند و جرم شان به میلیون ها و حتی میلیاردها برابر جرم خورشید می رسد. چگونگی شکل گیری چنین سیاهچاله های پرجرمی هنوز به طور دقیق تعیین نیست و یکی از مهم ترین سوالات پیش روی دانشمندان در این زمینه است.

4. اخترشناسان چگونه جرم سیاهچاله ها را اندازه گیری می نمایند؟

سنجش جرم سیاهچاله ها با آنالیز حرکت ستاره های اطراف آن ها ممکن است و با آنالیز سرعت حرکت ستاره ها و یا دیگر اجرام اطراف یک سیاهچاله می توان به جرم آن پی برد.

5. اگر خورشید ناگهان به یک سیاهچاله تبدیل گردد چه اتفاقی می افتد؟

واقعیت این است که خورشید هیچ گاه به سیاهچاله تبدیل نخواهد شد. چرا که جرم خورشید به اندازه ای نیست که زندگی اش با انفجار ابرنواختری و تبدیل شدن به سیاهچاله به سرانجام برسد.

اما اگر فرض کنیم که خورشید ناگهان به سیاهچاله ای با همین جرم کنونی اش تبدیل گردد هیچ اتفاق خاصی در مدار سیارات منظومه شمسی رخ نخواهد داد! چرا که جرم ثابت است و در پی آن نیروی گرانش نیز تغییر نخواهد کرد. از سویی دیگر با توجه به جرم کم خورشید افق رویداد این سیاهچاله فرضی بسیار نزدیک به مرکز جرم خواهد بود و هیچ کدام از اجرام منظومه شمسی را تحت تاثیر خود قرار نخواهد داد. با این حال بدون شک خاموش شدن تک ستاره منظومه شمسی به سرانجام حیات در زمین منجر خواهد شد! نکته جالب دیگر آن که با توجه به فاصله خورشید از ما و محدودیت سرعت نور، حدود هشت دقیقه طول خواهد کشید که ما در زمین متوجه خاموش شدن خورشید شویم!

6. دورترین سیاهچاله کشف شده در چه فاصله ای از ما قرار گرفته است؟

دورترین سیاهچاله ای که اخترشناسان پیروز به آشکارسازی آن شده اند در فاصله 13/1 میلیارد سال نوری از زمین واقع شده است. آنالیز ها نشان می دهند که سن عالم چیزی در حدود 13/8 میلیارد سال است. بنابراین این سیاهچاله تنها حدود 700 میلیون سال پس از مهبانگ در عالم وجود داشته است.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک سیاهچاله و محیط اطراف آن.

تور پاریس: تور پاریس: سفر به نگین شهر ها اروپا و فرانسه