24 تیر 1404 ساعت 14:09
اخترشناسان یک سیاه چاله غول پیکر را کشف کرده‌اند که با سرعتی دیوانه‌وار در حال چرخیدن است. سرعتی که قوانین فیزیک را به چالش کشیده و جهان را در شرف رخدادی شناخته نشده قرار داده است.
سیاه چاله به یکی از اسرار بزرگ جهان تبدیل شده است. ما نه توان و نه جرئت نزدیک شدن به سیاه چاله را نداریم. همین نیز سبب شده که با ساخت ابزارهای فوق‌العاده حساس و پیشرفته به بررسی این غول‌های کیهانی بپردازیم. اخیرا دانشمندان متوجه یک سیاه چاله غول پیکر شده‌اند که اصلا نباید وجود خارجی داشته باشد.
ادغام دو سیاه چاله غول پیکر و نزدیک شدن به مرز نابودی جهان
ابهام‌های مرتبط با سیاه چاله آنقدر زیاد و گسترده شده است که دیگر حتی به ماهیت جهان خود نیز شک داریم. با وجود این، دانشمندان در تلاش هستند با بهره از امکانات موجود کمی از پیچیدگی ماجرا کم کنند.
اخیرا رصدخانه گرانشی LIGO موفق شده نشانه‌های مرتبط با ادغام دو سیاه چاله بزرگ را کشف کند. نتیجه این ادغام نیز متولد شدن یک سیاه چاله غول پیکر با جرم ۲۲۵ برابر خورشید است. چنین رخدادی به‌شدت با مدل‌های تکامل ستارگان و سیاه چاله ها تضاد دارد و همین نیز سبب شده دانشمندان حسابی سردرگم شوند.
نقش امواج گرانشی در شناسایی سیاه چاله غول پیکر
از آنجایی که انسان فعلا امکان سفر با سرعت نور را ندارد، ما چطور می‌توانیم متوجه ادغام دو سیاه چاله شویم؟ مسئله به امواج گرانشی ربط دارد. پس از هر رخداد بزرگ کیهانی ارتعاشاتی ریز در بافت فضا-زمان ایجاد می‌شود. این ارتعاشات با سرعت نور در تمام جهان حرکت کرده و در نهایت محو خواهند شد. دقیقا مثل لحظه‌ای که یک سنگ را درون آب بیندازید.
برخی مواقع رخداد کیهانی آنقدر ویران‌گر و شدید است که به‌جای ارتعاش امواج بزرگی را در فضا-زمان ایجاد می‌کند. همین نیز سبب می‌شود که فواصل بسیار زیاد را طی کرده و حتی از زمین قابل مشاهده باشند. لیگو یا همان رصدخانه امواج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری نیز دقیقا با همین هدف ساخته شد. در سال ۲۰۱۵ بشر توانست برای اولین‌بار امواج گرانشی مرتبط با ادغام دو سیاه چاله را دریافت کند.
در گام بعدی سه رصدخانه لیگو، ویرگو و کاگرا پروژه‌ای مشترک را برای رصد کردن کهکشان آغاز کردند. آنها تاکنون موفق شده‌اند سیگنال‌های مرتبط با ستاره‌های نوترونی، انفجارهای ابرنواختر و ۳۰۰ مورد ادغام سیاه چاله را شناسایی کنند. هرچند سیاه چاله غول پیکر کشف شده با همه فرق دارد.
پیامی اسرارآمیز از میلیاردها سال نوری دورتر
اواخر سال ۲۰۲۳ بود که دانشمندان متوجه این رخداد کیهانی شدند. در آن زمان دو سیاه چاله بزرگ با جرم‌های ۱۳۷ و ۱۰۳ برابر خورشید در حال ادغام بودند. آنها با سرعتی معادل ۴۰۰ هزار برابر سرعت زمین می‌چرخیدند تا غولی عجیب را شکل دهند. دانشمندان درک نمی‌کنند که چطور سیاه چاله جدید توانسته پایداری خود را حفظ کند. برای مقایسه باید بدانید که بزرگترین سیاه چاله ادغامی کشف شده توسط بشر ۱۴۰ برابر خورشید جرم داشت.
البته اینها از نظر جرم با بزرگترین سیاه چاله های جهان هستی فاصله زیادی دارند، اما فرآيند ادغام و سرعت آنها باعث می‌شود که مسئله بسیار مهم شود.
امواج گرانشی مرتبط با سیاه چاله غول پیکر بین ۲ تا ۱۳ میلیارد سال نوری در راه بوده تا به ما برسد. ما نیز تنها توانسته‌ایم آن را برای ۰.۱ ثانیه دریافت کنیم. مشکل به سرعت حرکت این سیاه چاله مربوط می‌شود. در حال حاضر کره زمین با سرعت ۱۶۷۰ کیلومتر بر ساعت می‌چرخد. با توجه به اینکه سرعت سیاه چاله غول پیکر جدید حدود ۴۰۰ هزار برابر سرعت چرخش زمین است، باید سرعت آن را حدود ۱۸۶ میلیون متر بر ثانیه دانست.
این اعداد نشان می‌دهند که این سیاه چاله با ۶۲ درصد سرعت نور در حال چرخیدن است. برای مقایسه باید بدانید که حتی سریع ترین فضاپیماهای ساخت بشر نیز نتوانسته‌اند به ۱ درصد سرعت نور نزدیک شوند. مسئله مهم اینجاست که سیاه چاله پس از ادغام با چنین سرعت عجیبی حرکت می‌کند. ما می‌دانیم که در طول فرآيند ادغام مقدار زیادی انرژی به‌صورت امواج گرانشی از دست می‌رود. در طول فرآیند پایدار شدن نیز مقداری از انرژی و سرعت سیاه چاله کاسته خواهد شد.
دقیقا همین مسائل سبب حیرت اخترشناسان و طوفانی در اخبار نجوم شده‌اند. مدل‌های استاندارد علمی نشان می‌دهند که سرعت سیاه چاله جدید باید بسیار کمتر از دو سیاه چاله اول باشد. اگر سیاه چاله جدید با ۶۲ درصد سرعت نور می‌چرخد، سرعت سیاه چاله ها پیش از ادغام چقدر بوده است؟ در ادامه اهمیت و عواقب نزدیک شدن سیاه چاله به سرعت نور را بررسی خواهیم کرد.
عواقب افزایش دیوانه‌وار سرعت سیاه چاله غول پیکر
افق رویداد را به‌عنوان مرزی نامرئی می‌شناسیم. اگر از این مرز گذر کنیم دیگر راه بازگشتی وجود ندارد. در سیاه چاله چرخان افق رویداد تنها بخش مهم ماجرا نیست. هرچه سرعت چرخش بیشتر شود، افق رویداد کوچکتر خواهد شد و سیاه چاله واکنش‌های شدیدتری نشان می‌دهد. اینجاست که منطقه ارگوسفر در نزدیکی افق رویداد شکل می‌گیرد. منطقه‌ای که در آن حتی فضا و زمان به‌دور سیاه چاله می‌چرخد.
چنین پدیده‌ای با نام کشش چارچوب شناخته می‌شود و فیزیک را به جنون نزدیک می‌کند. هرچقدر سرعت حرکت سیاه چاله غول پیکر افزایش پیدا کند، پیچ‌خوردگی ارگوسفر نیز شدیدتر خواهد شد. اگر سیاه چاله به سرعت نور برسد، افق رویداد از بین می‌رود. در واقع دیگر مرزی برای سیاه چاله باقی نمی‌ماند و تکینگی آشکار می‌گردد. تکینگی نقطه‌ای در قلب سیاه چاله است که در آن زمان متوقف شده و گرانش به بی‌نهایت می‌رسد.
دانشمندان به چنین حالتی تکینگی لخت می‌گویند و نمی‌دانند پس از آن چه خواهد شد. در واقع قوانین فیزیک توانایی پیش‌بینی چنین رخدادی را ندارند. در عوض گفته می‌شود در لحظات آخر عواملی سبب کاهش سرعت سیاه چاله غول پیکر خواهند شد. هرچند یافته‌های جدید سبب شده‌اند تردیدهایی در این رابطه به وجود آيند.
دانشمندان قصد دارند هفته آينده داده‌های خود را در یک کنفرانس بین‌المللی با دیگر پژوهشگران به اشتراک بگذارند. آنها امیدوار هستند که شاید بتوان پاسخ واضحی برای معمای سیاه چاله پیدا کرد. هرچند احتمالا نتوانیم تا چند سال دیگر مسئله را حل کنیم. فراموش نکنید که همه اینها در دسته داده‌های پذیرفته شده پیرامون سیاه چاله قرار دارند. این روزها برخی فرضیه‌های عجیب در حال جلب توجه هستند که می‌توانند همه‌چیز را تغییر دهند. مثلا برخی شواهد نشان می‌دهند که سیاه چاله دروازه‌ای به جهان دیگر است.
با توجه به سرعت پیشرفت بشر، چندان بعید نیست که تا ۵۰۰ سال دیگر سفرهای بین‌ستاره‌ای ممکن شده و سیاه چاله را از نزدیک بررسی کنیم. آن لحظات فوق‌العاده جذاب خواهند بود.
source