بیگ بنگ: برای حل معمای سیاهچاله‌ها، انسان باید خطر کند و به درون یکی از آن‌ها قدم بگذارد. با وجود این، چنین سفری کار نسبتاً پیچیده‌ای خواهد بود: انسان تنها زمانی می‌تواند در این کار موفق شود که سیاهچاله‌ی مورد نظر اَبَرسنگین و منزوی باشد و از کسی هم که می‌خواهد وارد سیاهچاله شود انتظار نداشته باشیم مشاهدات خود را برای مابقی جهان هستی مخابره کند.

به گزارش بیگ بنگ، ما هردو فیزیکدانانی هستیم که از فاصله‌ی بسیار ایمن سیاهچاله‌ها را مطالعه می‌کنیم. سیاهچاله‌ها از جمله شایع‌ترین اجرام اخترفیزیکی در کیهان هستند. به نظر می‌رسد این اجرام شگفت‌انگیز، از لحظه‌ی بیگ بنگ گرفته تا کیهان امروزی، نقش کلیدی در تکامل کیهانی داشته باشند. آن‌ها احتمالاً در پیدایش حیات انسانی در کهکشان ما نیز دخیل بوده‌اند.

بررسی دو نوع سیاهچاله

کیهان با باغ‌وحش وسیعی از سیاهچاله‌های متنوع، انباشته شده است. سیاهچاله‌ها می‌توانند به همان طریقی که الکترون‌ها یا پروتون‌ها در اتم رفتار می‌کنند از نظر اندازه و بار الکتریکی متفاوت باشند. برخی از سیاهچاله‌ها در حقیقت حول خودشان می‌چرخند. اما فقط دو نوع سیاهچاله است که به بحث ما مربوط می‌شوند. سیاهچاله‌ی اول نمی‌چرخد و از نظر الکتریکی خنثی است – بدین معنی که بار الکتریکی مثبت یا منفی ندارد – و جرم آن با جرم خورشید برابر است. نوع دوم، سیاهچاله‌ی ابرسنگینی است که جرمش میلیون‌ها بار یا حتی میلیاردها بار بیشتر از جرم خورشید است.

علاوه بر اختلاف جرم بین این دو نوع سیاهچاله، آنچه که در حقیقت این دو نوع سیاهچاله را از هم متمایز می‌کند فاصله‌ی مرکزشان تا افق رویداد آنهاست که فاصله‌ی شعاعی خوانده می‌شود. افق رویداد یک سیاهچاله، نقطه‌ی بی‌بازگشت آن سیاهچاله محسوب می‌شود. هر چیزی که از این نقطه عبور کند توسط سیاهچاله بلعیده می‌شود و برای همیشه از جهان شناخته‌شدۀ ما ناپدید می‌شود.

در افق رویداد سیاهچاله، گرانش آن‌قدر قدرتمند است که هیچ مقدار نیروی مکانیکی‌ای نمی‌تواند بر آن غلبه کند یا از آن پیشی بگیرد. حتی نور که سریع‌ترین پدیده‌ی متحرک در کیهان است، یارای مقاومت در برابر این گرانش عظیم را ندارد و از این‌روست که واژه‌ی «سیاهچاله» را به کار می‌بریم.

اندازۀ شعاعی افق رویداد بستگی به جرم سیاهچاله‌ی مورد نظر دارد و زنده ماندنِ کسی که درون سیاهچاله سقوط می‌کند به این ویژگی مربوط است. افق رویداد سیاهچاله‌ای که جرمش با جرم خورشید برابر است (۱ جرم خورشیدی)، تنها شعاعی کمتر از ۳ کیلومتر دارد.

برای مقایسه، سیاهچاله‌ی ابرسنگین مرکز کهکشان راه شیری که جرمش تقریباً ۴ میلیون برابر جرم خورشید است، افق رویدادی به شعاع 11.7 میلیون کیلومتر یا ۱۷ برابر شعاع خورشید دارد. بنابراین، برخلاف سقوط درون سیاهچاله‌ی ابرسنگین، کسی که درون سیاهچاله‌ای به اندازۀ خورشید سقوط می‌کند پیش از آنکه از افق رویداد آن عبور کند، به مرکز سیاهچاله نزدیک و نزدیک‌تر می‌شود.

این واقعیت نشان می‌دهد که در نتیجه‌ی نزدیک بودن مرکز سیاهچاله به شخص، نیروی کشش گرانشی بین سر و نوک پای او بسته به اینکه اول با سر درون سیاهچاله سقوط کند یا پا، با ضریب ۱۰۰۰ میلیارد تغییر می‌کند. به عبارت دیگر، اگر شخص اول با پاهای خود درون سیاهچاله سقوط کند، هنگامی که پاهای او به افق رویداد سیاهچاله‌ای به جرم خورشید نزدیک شد کشش گرانشی روی پاهای او در مقایسه با نیرویی که به سرش وارد می‌شود به‌طور نمایی افزایش می‌یابد.

در این هنگام شخص پدیده‌ای را تجربه می‌کند که به آن «اسپاگتی‌شدن» می‌گویند و به احتمال زیاد از این رویداد جان سالم به در نخواهد برد چون بدنش آن‌قدر کش می‌آید که مانند رشته‌ی ماکارونی دراز و باریک می‌شود.

هنگامی که شخص به افق رویداد سیاهچاله‌‌ای به جرم خورشید نزدیک می‌شود، اختلاف کشش گرانشی بین سر و نوک پای او به‌قدری زیاد است که بدنش مانند رشته‌ی باریک و دراز اسپاگتی کش می‌‌آید، از این‌رو برای توصیف این پدیده اصطلاح «اسپاگتی‌شدن» را ابداع کرده‌اند.

حالا کسی که درون سیاهچاله‌‌ی ابرسنگین(کلان جرم) سقوط کند زمانی که به افق رویداد آن می‌رسد فاصله‌اش تا مرکز کشش گرانشی سیاهچاله بسیار زیاد است و بنابراین اختلاف کشش گرانشی بین سر و نوک پایش تقریباً صفر خواهد بود. بنابراین، شخص بی‌آنکه مانند رشته‌ی دراز و باریک اسپاگتی کش بیاید به راحتی از افق رویداد سیاهچاله عبور می‌کند و سالم و بدون درد در ماورای افق رویداد شناور می‌شود.

سایر ملاحظات

اکثر سیاهچاله‌هایی که ما در کیهان مشاهده می‌کنیم با قرص بسیار داغی از مواد احاطه شده‌اند که بیشتر حاصل گاز و غبار اجرامی نظیر ستارگان یا سیاراتی است که به افق سیاهچاله بیش از حد نزدیک شده و درون آن سقوط می‌کنند. این دیسک‌های چرخان که به «قرص‌های برافزایشی» معروفند بسیار داغ و پرتلاطم‌اند. مسلماً چنین مکان‌هایی چندان خوشایند نیستند و عبور از آن‌ها می‌تواند سیاحت به درون سیاهچاله را کاری فوق‌العاده خطرناک کند.

برای اینکه شخص بتواند سالم از افق رویداد عبور کند باید سیاهچاله‌ی ابرسنگینی را بیابد که کاملاً منزوی باشد. از این‌رو سیاهچاله‌ی مورد نظر نباید مشغول بلعیدن مواد، گاز و حتی ستارگان پیرامون خود باشد. اینک اگر کسی سیاهچاله‌ی منزوی و ابرسنگینی را بیابد که برای مطالعه‌ی علمی مناسب است، و آنگاه تصمیم بگیرد درون آن را کاوش کند، مشاهدات و بررسی‌های او از درون سیاهچاله برای همیشه در ورای افق رویداد آن محصور خواهد ماند.

به خاطر داشته باشید که در ورای افق رویداد هیچ چیز نمی‌تواند از کشش گرانشی سیاهچاله بگریزد، بنابراین اشخاصی که درون سیاهچاله سقوط می‌کنند نمی‌‌توانند هیچ اطلاعاتی را دربارۀ یافته‌های خود به بیرون از افق رویداد مخابره کنند. سیاحت و یافته‌های آن‌ها برای همیشه از دیدگان مابقی کیهان مخفی باقی خواهد ماند. اما چه بسا مادامی که زنده باشند از این سیاحت لذت ببرند.

ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com