درون سیاهچاله چه خبر است؟

رفتن به سیاهچاله سفری است که بازگشتی ندارد. هنگامی که وارد “صحنه رویداد” می شویم (جایی که حتی آتش نمی تواند از جاذبه فرار کند)، دیگر راهی به عقب نیست. این احتمال وجود دارد که هواپیمای ما سقوط کند و ما به شکلی دیدنی کشته شویم. اما بیایید تصور کنیم که سرنوشت ما با عبور از سیاهچاله مرگ نیست و می توانیم با ادامه مسیر به کاوش درون سیاهچاله بپردازیم.

نحوه به وجود آمدن سیاهچاله

هنگامی که یک “ستاره ابر غول پیکر” تمام سوخت خود را مصرف می کند، زیر وزن خود “فروپاشی می کند” و تبدیل به سیاهچاله می شود. تنها ستاره هایی با جرم ۲۵ برابر خورشید پس از مرگ تبدیل به سیاهچاله می شوند. از هر 1000 ستاره کهکشان ما یک ستاره آنقدر جرم دارد که به سیاهچاله تبدیل شود. در کهکشان راه شیری که ما در آن هستیم، حدود 100 میلیارد ستاره وجود دارد. این بدان معناست که ممکن است در آینده تا 100 میلیون سیاهچاله وجود داشته باشد.

اما به خاطر داشته باشید که این  منطقه بسیار بزرگ است. حتی در یک سفینه فضایی که با سرعت نور حرکت می کند، هزاران سال نوری طول می کشد تا به نزدیک ترین سیاهچاله سفر کند. اما تصور کنید که ما بر فناوری سفر فضایی تسلط داریم. ما می‌توانیم از طریق یک کرم‌چاله سفر کنیم و یک سفینه فضایی بسازیم که با سرعت نور حرکت می‌کند. وقتی به سیاهچاله نزدیک می شویم در این سفر چه می بینیم؟

وقتی ستارگان می میرند، به سیاهچاله هایی تبدیل می شوند که انرژی آنها حداقل 25 برابر خورشید است

درون سیاهچاله شبیه به یک گرداب است؟

خب، حقیقت این است که ما نمی‌توانیم چیزی را از یک سیاه‌چاله ببینیم. سیاهچاله واقعا سیاه است. با چرخش به دور سیاهچاله، متوجه می‌شویم که نمی توان به درون سیاهچاله نفوذ کرد. علاوه بر این، اگر سیاهچاله مانند سایر اجرام در جهان بچرخد، ممکن است به شکل یک پوسته کروی باشد. یعنی ناحیه ای که در خط استوا محیط بیشتری دارد.

برای دید بهتر باید به مرکز کهکشان راه شیری برویم. مکانی که خانه یک سیاهچاله بسیار پرجرم است. سیاهچاله ای که جرم آن حدود 4 میلیون برابر خورشید است. گرانش این سیاهچاله گاز و غبار زیادی را جمع کرده و همه را به یک دیسک تبدیل کرده است. این مواد وارد سیاهچاله می شوند و کل تصویر گرداب تشکیل می شود. با مصرف همه این مواد، دمای آنها در اثر تلاطم افزایش می یابد و در نتیجه دیسک تابش می کند، انرژی را تخلیه می کند و ذرات باردار زیادی را منتشر می کند.

یک سیاهچاله مواد را از یک ستاره مجاور به درون خود می کشد و آن را به صورت مارپیچی به یک دیسک می برد.

ماهیت درون سیاهچاله کهکشان راه شیری

این رکورد، ساخته شده از مواد داغ، به تنهایی بسیار دیدنی است. در واقع سیاهچاله به دلیل حجم زیادی از گاز و غباری که در اطراف آن انباشته شده است، مستقیماً دیده نمی شود. اما می توانید ببینید که چگونه گرانش پرتوهای نور را خم می کند و می پیچد. با انجام این کار، سیاهچاله بر مواد اطراف خود که سایه سیاه چاله نامیده می شود تأثیر می گذارد. گرانش حتی شکل این سایه را می پیچد و باعث می شود 5 برابر بزرگتر از سیاهچاله به نظر برسد.

به طور معمول، ما همیشه به نور به عنوان حرکت در یک خط مستقیم فکر می کنیم. اما در نزدیکی یک سیاهچاله، گرانش فوتون های نور را به سمت خود می کشد و باعث می شود که آنها به دور سیاهچاله بچرخند. برخی از فوتون ها می توانند از این مدار فرار کرده و به چشم ما برسند. آنچه می بینید حلقه ای از نور در اطراف سایه است.

قسمت داخلی دیسک با سرعتی نزدیک به سرعت نور به دور سیاهچاله می چرخد. طبق نظریه نسبیت انیشتین، اگر منبع نور به سمت شما بیاید، روشن تر خواهد بود. البته این روزها می‌گویند که نظریه نسبیت انیشتین اشتباه است.

یک نمای واضح

بنابراین حتی اگر نمی‌توانید سیاهچاله را مستقیماً ببینید، می‌توانید سایه آن را که توسط یک حلقه احاطه شده و توسط یک هلال ماه احاطه شده است ببینید. در گذشته، برخی از محققان نگران بودند که جرم گاز، گرد و غبار و ذرات برافزایشی که از دیسک بیرون می‌افتد می‌تواند درک ما را از سیاهچاله مخدوش کند. برای اینکه بهتر نشان دهند سایه سیاهچاله چگونه به نظر می رسد، محققان اخیرا شبیه سازی های کامپیوتری بسیار دقیقی را اجرا کردند که تمام گاز و گرانش سیاهچاله را در بر می گرفت. فریال اوزل، اخترفیزیکدان دانشگاه آریزونا که در این شبیه‌سازی‌ها شرکت کرده است، می‌گوید: این شبیه‌سازی اغلب در مستندهای علمی و فیلم‌های فانتزی استفاده می‌شود، اما مهم‌تر از آن، به اخترشناسان کمک می‌کند تا بفهمند وقتی به سایه ساهچاله نگاه می‌کنند چه می‌بینند.

درون سیاهچاله توسط یک حلقه درخشان احاطه شده است

اخترشناسان با ترکیب قدرت 11 تلسکوپ بزرگ واقع در مکان‌های مختلف روی زمین، برای اولین بار از یک تلسکوپ بزرگ به اندازه زمین برای دیدن سایه، حلقه و هلال یک سیاه‌چاله استفاده می‌کنند. اوزل می‌گوید: «رویای من دیدن حلقه‌ای از سیاهچاله است که یک طرف آن روشن‌تر از طرف دیگر است».

قدرت ترکیبی این تلسکوپ ها ابزار بزرگی به نام «تلسکوپ افق رویداد» ایجاد می کند. این تلسکوپ ها در منطقه وسیعی از قطب جنوب تا شیلی قرار دارند و از ابررایانه ها برای پردازش حجم زیادی از داده ها استفاده می شود. شپ دولمن از MIT که پروژه تلسکوپ افق رویداد را رهبری می‌کند، گفت: این تلسکوپ بالاترین بزرگنمایی را در بین تلسکوپ‌های تاریخ به ما می‌دهد. وی افزود: دیدن سایه سیاهچاله از زمین مانند تلاش برای دیدن یک گریپ فروت از ماه است.

سخن آخر

بر اساس محاسبات ریاضی، اگر جرم سیاهچاله فقط چند برابر خورشید باشد، پراکندگی جسم خیلی قبل از نزدیک شدن به رویداد اتفاق می افتد. اما در سال 2012، زمانی که جان پولچینسکی و سایر فیزیکدانان تلاش کردند تا دریابند که آیا اطلاعاتی در سیاهچاله وجود ندارد یا خیر، به نتیجه دیگری رسیدند. آنها می گویند که طبق قانون کوانتومی، یک رویداد افقی مانند دیوار آتش است که به محض عبور از آن شعله ور می شود و هرگز حتی به مرحله زوال نمی رسد. اما بسیاری از فیزیکدانان با این ایده موافق نیستند.

فیزیکدانان ایده های زیادی برای دییدن درون سیاهچاله ها ارائه کرده اند؛ اماهنوز هیچ کس با این نظریه‌ها موافق نیست. با این وجود، نتیجه می گیریم که برای اینکه بفهمید داخل یک سیاهچاله چگونه به نظر می رسد، باید به داخل آن بروید. اما مشکل این است که وقتی وارد سیاهچاله می شوید، نمی توانید به کسی از دنیای بیرون بگویید که در آنجا چه دیدید.