در پشت سیاه‌‎چاله چه چیزی وجود دارد؟

گجت نیوز: یکی از شگفت‌انگیزترین کشف‌های علمی دهه گذشته به سیاه چاله ها مربوط می‌شود. اخترشناسان متوجه شدند که جهان هستی مملو از سیاه چاله است. سیاه چاله ها در ابعاد مختلفی هستند. جرم برخی از آنها فقط کمی از خورشید بیشتر است و برخی دیگر نیز می‌توانند میلیاردها برابر از خورشید سنگین‌تر باشند. هرچند که ماهیت آنها هیچ فرقی ندارد. اگر جسمی از افق رویداد بگذرد، در تاریکی بی‌پایان سیاه چاله بلعیده خواهد شد. سوال اصلی اینجاست که در پشت سیاه چاله چیست.

در پشت سیاه چاله رخدادهای بسیار متفاوتی در انتظار ما است

نظریه نسبیت عام اینشتین توانست تمامی ویژگی‌های فیزیکی سیاه چاله را با دقت پیش‌بینی کند. گرچه دو سوال در رابطه با این غول‌های فضایی بی‌پاسخ ماندند. اول از همه اینکه اگر ماده وارد سیاه چاله شود، در مرحله بعدی به کجا خواهد رفت؟ سوال دوم اینکه چطور سیاه چاله ها می‌میرند؟

متاسفانه دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند پاسخی قطعی به این دو پرسش بدهند. چراکه امکان سفر به نزدیکی یک سیاه چاله را نداریم و ابزارهای علمی موجود نیز نمی‌توانند داده‌های بیشتری را ارائه کنند. با همه اینها یک نظریه خاص به‌نام گرانش کوانتومی حلقه‌ای (LQG) وجود دارد که سعی می‌کند پاسخ جذابی را در رابطه با آنچه در پشت سیاه چاله قرار دارد ارائه دهد.

این نظریه از سال ۱۹۸۰ ارائه شده است و در طول دهه‌های اخیر نیز توانسته به‌صورت منظم پیشرفت کند. بر اساس این نظریه بخش داخلی یک سیاه چاله آنقدر تکامل پیدا می‌کند که در نهایت اثرات کوانتومی شروع به غالب شدن می‌کنند. در نتیجه این اتفاق یک نیروی دفع کننده بسیار قوی به‌وجود می‌آید که دینامیک داخلی سیاه چاله را معکوس می‌کند. پس از این مرحله مجددا قوانین نظریه اینشتین بر بافت فضا-زمان در داخل سیاه چاله حاکم می‌شوند. با این تفاوت که سیاه چاله به‌جای منقبض شدن در حال منبسط شدن خواهد بود.

در واقع در متراکم‌ترین حالت بافت فضا-زمان ناگهان مسیر برعکس می‌شود. بر اساس این نظریه در پشت سیاه چاله باید ماهیتی کاملا متفاوت و عجیب را شاهد باشیم. جالب اینجاست که وجود یک نوع سیاه چاله برعکس در نظریه نسبیت اینشتین نیز پیش‌بینی شده است. مفهومی که از آن با نام سفید چاله یاد می‌شود. در سفید چاله همه‌چیز به‌صورت معکوس است. هیچ‌چیز توانایی فرار از سیاه چاله را ندارد و هیچ‌چیز نمی‌تواند وارد سفیدچاله شود. پس چرا ما تاکنون نتوانسته‌ایم یک سفید چاله را در فضا مشاهده کنیم؟

شکل‌گیری سفید چاله پس از میلیاردها سال

نظریه LQG در رابطه با پشت سیاه چاله توضیخ متفاوتی دارد. به‌باور این نظریه سفید چاله پس از بخار شدن سیاه چاله رخ می‌دهد. در خلاء هر لحظه یک جفت ذره و پادذره در حال شکل گرفتن هستند. این دو انرژی مثبت و منفی دارند و پس از برخورد با هم نابود می‌شوند. گرچه اگر این دو در لبه افق رویداد به‌وجود بیایند، ذره منفی به درون سیاه چاله سقوط کرده و ذره مثبت به بیرون پرتاب می‌شود.

برخورد ذره منفی با بافت درونی سیاه چاله باعث می‌شود که یک ذره نابود شده و جرم سیاه چاله کاهش یابد. اگر سیاه چاله برای مدت زیادی هیچ ستاره یا سیاره‌ای را نبلعد، کم‌کم جرم آن کاهش می‌یابد و شروع به بخار شدن می‌کند. اینجاست که احتمال مشاهده پشت سیاه چاله را خواهیم داشت. فرآیند بخار شدن باعث می‌شود که پس از گذشت میلیاردها سال جرم سیاه چاله کاهش پیدا کند. به‌صورتی که ابعاد آن فوق‌العاده کوچک خواهد شد.

در این مرحله یک نوع تغییر ساختاری رخ می‌دهد و سیاه چاله به سفید چاله تبدیل می‌شود. به‌باور دانشمندان اثرات کوانتومی باعث می‌شود که سفید چاله تا حدودی پایدار باشد و برای مدت زمان زیادی دوام بیاورد. برخی از دانشمندان آشکار شدن ساختار درونی و پشت سیاه چاله و تبدیل آن به سفید چاله را یک جهش کوانتومی می‌دانند. مفهومی که می‌توان آن را با جهش الکترون‌ها از یک مدار اتمی به مداری دیگر پس از تغییر انرژی مقایسه کرد.

عجیب اینکه سفید چاله دیگر یک غول کیهانی بزرگ نخواهد بود، بلکه جرم آن تقریبا برابر با یک تار مو انسان است. این نظریه می‌تواند هر دو سوال مطرح شده در رابطه با سیاه چاله را پاسخ دهد. در پایان عمر سیاه چاله شاهد تبدیل شدن آن به یک سفید چاله بسیار کوچک و پایدار خواهیم بود. این سفید چاله همچون بخش خروجی و پشت سیاه چاله عمل می‌کند و موادی که در طول میلیاردها سال بلعیده شده‌اند را به‌بیرون پرتاب می‌کند.

اینجاست که باید شما را ناامید کنیم؛ زیرا خبری از رخدادهای جذاب نیست. در پشت سیاه چاله پرتالی برای ورود به جهانی دیگر وجود ندارد. همچنین نمی‌توان از طریق سیاه چاله به ابعاد دیگر دست یافت و معرفتی بالاتر را تجربه کرد. علاوه بر اینها، دانشمندان نظریه LQG تصور نمی‌کنند که در پشت سیاه چاله جهانی دیگر شکل بگیرد و یا اینکه شاهد جهان‌های موازی باشیم.

بدتر از همه اینکه اگرچه سفید چاله اجرام بلعیده شده توسط سیاه چاله را به بیرون پرتاب می‌کند، اما این به معنی سفر به آینده نیست. چراکه موارد وارد شده با آنچه از پشت سیاه چاله خارج می‌شوند بسیار فرق دارند. وقتی جسمی وارد سیاه چاله می‌شود، گرانش شدید باعث فروپاشی آن خواهد شد. کمی بعد نیز اکثر انرژی آن ماده به‌شکل تابش هاوکینگ از سیاه چاله خارج می‌شود. آنچه از سفید چاله خارج می‌شود تابش‌های با انرژی کم باقیمانده و اطلاعات مربوط به مثلا ستاره است.

البته جذابیت‌های نظریه LQG فقط به توضیح پشت سیاه چاله مربوط نمی‌شود. دانشمندان بر این باور هستند که ماده تاریک توسط سفید چاله ایجاد می‌شود. بر اساس نظریه LQG حتی پیش از بیگ‌بنگ نیز سیاه چاله‌هایی در جهان وجود داشته‌اند. این سیاه چاله ها پس از میلیاردها سال به پایان خود نزدیک شده و سفید چاله را به‌وجود آورده‌اند. در نتیجه شاهد به‌وجود آمدن حجم زیادی از ماده تاریک در جهان هستیم.

آینده با توجه به نظریه LQG

در شرایط کنونی گام بعدی برای دانشمندان چه خواهد بود؟ آیا این امکان وجود دارد که بتوانیم یک سفید چاله را به‌صورت مستقیم مشاهده کنیم؟ در حال حاضر چنین چیزی ابدا آسان نیست. سفید چاله از طریق گرانش بر جهان اطراف خود تاثیر می‌گذارد. هرچند ابعاد کوچک آن باعث می‌شود که این تاثیرگذاری بسیار ضعیف و محدود باشد. به همین‌خاطر با ابزارهای کنونی بشر کشف سفید چاله تقریبا غیرممکن است. هرچند شاید در آینده ماجرا تغییر کند.

برخی از دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که تجهیزات خاصی را با توجه به فناوری کوانتومی برای کشف سفید چاله بسازیم. اگر بین ماده تاریک و سفید چاله ارتباط مستقیم وجود داشته باشد، باید بتوانیم در یک فضای کوچک یک سفید چاله را پیدا کنیم.

البته توجه داشته باشید توضیحات نظریه LQG در مورد آنچه در پشت سیاه چاله قرار دارد قطعی نیست. به همین‌خاطر ممکن است انسان روزی با پیشرفت تکنولوژی و حضور در اعماق فضا متوجه شود که سیاه چاله ماهیت کاملا متفاوتی دارد. شاید حتی متوجه شویم که دید ما به جهان هستی کاملا اشتباه بوده است. اتفاقی که بارها در طول تاریخ کوتاه تمدن انسانی رخ داده و احتمال دارد یکبار دیگر تکرار شود.

به‌نظر شما چه چیزی در پشت سیاه چاله وجود دارد؛ آیا سیاه چاله دروازه‌ای به سمت یک جهان دیگر است یا اینکه آنها فقط نابودگرانی در بافت فضا-زمان هستند؟