سیاهچاله کهکشان M۸۷؛ هیولای واقعی و موجودات احتمالی

وب‌سایت فرادید: ستاره شناسان برای اولین بار در تاریخ، تصویری از یک سیاه چاله فضایی را در یک کهکشان دور با دوربین شکار کردند. این تصویر توسط گروهی از دانشمندان از سیاه چاله موسوم به "ساگیتاریوس A. " گرفته شده است. این سیاه چاله ۴۰ میلیارد کیلومتر قطر دارد که سه میلیون برابر قطر زمین است و توسط دانشمندان به "هیولا" تشبیه شده است.

سیاه چاله شکار شده توسط دوربین ستاره شناسان در ۵۰۰ میلیون تریلیون کیلومتری کره‌زمین قرار دارد و تصویرش توسط شبکه‌ای از هشت تلسکوپ در سراسر جهان ثبت شده است.

پروفسور "هینو فالک" از دانشگاه "رود بود" هلند و مسئول این تجربه علمی گفته است: این سیاه چاله در کهکشانی به نام M۸۷ کشف شده است. آنچه که ما می‌بینیم از کل منظومه شمسی بزرگ‌تر است.

جرم این سیاه چاله ۶.۵ میلیارد برابر خورشید است و یکی از سنگین‌ترین سیاه چاله‌هایی است که گمان می‌رود وجود داشته باشد. این سیاه چاله واقعاً یک "هیولای واقعی" و سنگین وزن‌ترین سیاه چاله موجود در هستی است.

معکوس‌شده‌های سیاه‌چاله‌ها

برای سال‌های طولانی اگر از کیهان‌شناسان درباره احتمال وجود فیزیکی موجوداتی به نام «سفیدچاله» می‌پرسیدی، پاسخ رایج‌شان این بود که این‌ها موجوداتی جذاب؛ ولی ریاضیاتی هستند که جایی در کیهان ما ندارند؛ اما شاید این روایت در حال تغییر باشد.

هنوز هم عمده کیهان‌شناسان درباره این اجسام غریب که به‌نوعی باید آن‌ها را معکوس‌شده سیاه‌چاله‌ها دانست، همین نظر را دارند. باب والد، یکی از نظریه‌پردازان برجسته نسبیت، درباره آن‌ها معتقد است: «هیچ دلیلی وجود ندارد که بخواهیم باور کنیم در جایی از جهان، موجوداتی وجود دارند که بتوان آن‌ها را معادل سفیدچاله دانست».

احضار سفیدچاله

با‌وجود‌این برخی از کیهان‌شناسان در تلاش هستند که راهی پیدا کنند تا این موجودات را از صفحات کاغذ به دنیای واقعی بیاورند. کارلو راولی یکی از این فیزیک‌دان‌ها است که به‌تازگی در مقاله‌ای که در شماره ۱۵ دسامبر ۲۰۱۸ مجله نیوساینتیست منتشر شد، به تحقیقات گروه پژوهشی خود و برخی دیگر از همکارانش اشاره کرده است که شاید بتواند بر این موجودات جامه واقعیت بپوشاند.

او معتقد است انکار عمومی درباره وجود سفیدچاله‌ها در دوران ما از سوی جامعه علمی مشابه انکاری است که در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ درباره وجود سیاه‌چاله‌ها وجود داشت.

او در مقاله خود نوشته‌ای از استیون واینبرگ، فیزیک‌دان برجسته و برنده جایزه نوبل فیزیک از کتاب گرانش و نسبیت او را نقل کرده است: «سیاه‌چاله‌ها موجوداتی فرضی هستند و هیچ سیاه‌چاله‌ای در میدان گرانشی هیچ جرمی در جهان وجود ندارد». مدت زیادی نگذشت که نظر جامعه کیهان‌شناسی درباره سیاه‌چاله‌ها تغییر کرد و راولی امیدوار است پژوهش‌های او و همکارانش باعث شود چنین تغییر دیدی درباره سفیدچاله‌ها نیز اتفاق بیفتد.

مکانیک کوانتومی احیاکننده سفیدچاله‌ها

راولی گمان می‌کند حوزه مکانیک کوانتومی ممکن است درگاهی برای بررسی این موجودات ایجاد کند. از دید او این مسیر در صورت موفقیت می‌تواند به حل یکی از معما‌های موجود در کیهان‌شناسی منجر شود؛ در قلب یک سیاه‌چاله چه می‌گذرد؟

بر‌اساس آنچه می‌دانیم، مواد موجود در اطراف سیاه‌چاله تحت تأثیر گرانش آن به دور آن به گردش درمی‌آیند و در نهایت با عبور از افق رویداد سیاه‌چاله، به درون آن فرو می‌ریزند.

افق رویداد شعاعی از مرکز سیاه‌چاله است که وابسته به جرم آن است و نوعی مرز برگشت‌ناپذیر تصور می‌شود که با عبور از افق رویداد راه برگشتی وجود ندارد و مسیری یک‌طرفه به سوی مرکز سیاه‌چاله پیش‌روی مواد قرار دارد.

بر مبنای نظریه نسبیت، در مرکز سیاه‌چاله حداقل یک نقطه مرکزی وجود دارد که موادی که به درون آن فرو می‌ریزند، در آن انباشته می‌شوند. این نقطه را تَکینگی می‌نامند. در این نقطه چه اتفاقی می‌افتد؟ جواب ساده است. خبر نداریم و نمی‌دانیم.

ابزار‌های علمی ما از‌جمله نظریه نسبیت در چنین نقطه‌ای دیگر به کار ما نمی‌آید. دیگر نمی‌توان تأثیرات کوانتومی را نادیده گرفت و برای تفسیر شرایط باید به سراغ حوزه‌ای به نام «گرانش کوانتومی» برویم. بر‌اساس تفسیری از این نظریه، سازوکار‌های کوانتومی مانع از این می‌شود که چگالی بی‌نهایتی در مرکز سیاه‌چاله ایجاد شود.

فضا-زمان کوانتومی

راولی در توضیح این مسئله می‌نویسد: «هیچ نقطه کوچکی از فضا-زمان وجود ندارد که بتواند چگالی بی‌نهایت داشته باشد. فضا از اجزای بسیار کوچکی تهیه شده است که اگرچه بسیار کوچک هستند؛ اما ابعادی مشخص دارند و متناهی هستند. مواد فروریخته درون سیاه‌چاله می‌توانند تا حد فوق‌العاده بالایی که ستاره پلانک نامیده می‌شود، چگال شوند؛ اما نه بیشتر از آن.

بعد از آنچه اتفاق می‌افتد، مواد شروع به سرریز‌کردن و نشت‌کردن می‌کنند. آن‌ها به دلیل ماهیت سیاه‌چاله نمی‌توانند به سمت بالا و ورودی سیاه‌چاله برگردند؛ اما گرانش کوانتومی این اجازه را می‌دهد که فکر کنیم هندسه فضا-زمان در اطراف این نقطه شروع به نشت‌کردن کند. به عبارت دیگر در امتداد این نقطه مرکزی فضا-زمان خمیده شده و در جایی دیگر از کیهان نه‌تن‌ها مواد؛ بلکه خود فضا-زمان به بیرون سرریز می‌کند.

این جایی است که آن را سفیدچاله می‌نامیم». به‌این‌ترتیب می‌توان سفید‌چاله را به‌نوعی نمایش معکوسی از سیاه‌چاله دانست. از دید کسی که بیرون یک سفیدچاله ایستاده است، تفاوت چندانی میان سیاه‌چاله و سفید‌چاله نیست.

این موجود هم جرمی مشابه سیاه‌چاله دارد و به‌این‌ترتیب مواد را به سوی خود جذب می‌کند. همان‌طور که در اطراف سیاه‌چاله افق رویدادی وجود دارد که بعد از آن دیگر امکان خروج وجود ندارد و مواد تنها به سمت مرکز آن حرکت می‌کنند، در اطراف سفید‌چاله هم افق رویدادی وجود دارد که بعد از آن تنها مواد می‌توانند به سمت بیرون حرکت کرده و هیچ جرمی نمی‌تواند از بیرون به درون آن گذر کند.

آیا باید سفیدچاله‌ها را جدی گرفت؟

این موجودات غریب حاصل حل معادلات نسبیتی هستند؛ با‌وجود‌این کسی وجود آن‌ها را جدی‌تر از یک بازی ریاضیاتی نمی‌گرفت (و هنوز هم نمی‌گیرد). در دهه ۱۹۳۰ فیزیک‌دانی به نام جان لایتون سینگ نشان داد که اندک تنظیمی در این معادلات این امکان را فراهم خواهد آورد که هندسه درونی یک سیاه‌چاله به سمت بیرون امتداد پیدا کرده و سفید‌چاله‌ها را به وجود آورد. انجام این تنظیمات درون مکانیک کوانتومی مجاز و امکان‌پذیر است؛ اما اگر این موجودات واقعا وجود دارند، کجا باید به دنبال آن‌ها گشت؟

آیا معادل تصوری که از آن‌ها داریم، در انتهای یک سیاه‌چاله، کرم‌چاله‌ای وجود دارد که به جایی دیگر از فضا-زمان پیوند خورده و در سوی دیگر به مرکز یک سفیدچاله متصل شده است؟

به سیاه‌چاله فرصت دهید تا سفید شود

پاسخ راولی منفی است: «ما نیازی نداریم که چنین گمانه‌زنی‌های عجیبی برای وجود سفیدچاله‌ها تحقق پیدا کند. ما می‌توانیم سفیدچاله را دقیقا در همان جایی پیدا کنیم که سیاه‌چاله وجود دارد؛ اما در آینده آن؛ چرا‌که بر‌اساس ماهیت عجیب فضا-زمان می‌توان از نظریه اینشتین نتیجه گرفت که نقطه مقابل مرکز یک سیاه‌چاله همان نقطه، اما در آینده است. اگرچه تصور این مسئله دشوار است؛ اما نتیجه آن ساده است. هر چاله دو مرحله زندگی دارد.

در مرحله اول زندگی چاله، سیاه است و مواد را به درون خود سرازیر می‌کند. در مرحله دوم زندگی خود، چاله سفید می‌شود و مواد را به بیرون می‌ریزد».

سفیدچاله‌ها بهانه‌ای برای نگاه به شگفتی عالم

این نظریه برای اینکه مورد تأیید و اقبال بیشتری قرار بگیرد، باید بتواند به سؤال‌های متعددی از‌جمله مدت‌زمان و مراحل تغییر فاز میان این دو چاله پاسخ دهد. مرحله بعدی این است که اگر این نظریه درست باشد، کجا باید به دنبال سفید‌چاله‌ها بگردیم.

حتی اگر همه‌چیز در این نظریه خوب پیش برود، هرچقدر سیاه‌چاله بزرگ‌تر باشد، مدت‌زمانی که طول می‌کشد تا به سفیدچاله بدل شود، نیز طولانی‌تر می‌شود؛ بنابراین اگر بپذیریم در ابتدای شکل‌گیری کیهان تعداد زیادی ریزسیاه‌چاله نیز شکل گرفتند، شاید آن‌ها اکنون در حال تبدیل به سفیدچاله بوده یا به آن تبدیل شده‌اند.

باید این موضوع را بار دیگر یادآوری کرد که این تلاشی علمی در حاشیه جریان اصلی فعلی کیهان‌شناسی است. برای اینکه چنین نظریه‌ای درباره چنین موجوداتی به باوری در جریان اصلی بدل شود، باید بار‌ها بررسی و بازبینی شود و در برابر نقد‌های متعددی از خود دفاع کند؛ اما شاید نکته‌ای در این داستان که جذابیتش دست‌کمی از جذابیت داستان سیاه‌چاله‌ها و سفیدچاله‌ها ندارد، ماهیت شگفت‌انگیز دنیا و تلاش‌های ما برای درک ماهیت آن است.

دانشمندان در این مسیر بار‌ها و بار‌ها به در‌های بسته برخورد خواهند کرد و نظریات‌شان رد و اصلاح می‌شود؛ اما گاهی اوقات وقتی یکی از این دیدگاه‌ها درست از آب درمی‌آید و از محک آزمون سربلند بیرون می‌آید، چشم‌اندازی خیره‌کننده رو به جهان ما می‌گشاید.

منابع: شرق، فرادید، بی بی سی