در اعماق سیاهچاله ها

شناسنامه سیاهچاله كهكشان راه شیری (Sagittarius A*) كه تصور می رود در صورت فلكی قوس (Sagittarius) قرار دارد. این شناسنامه توسط سازمان ناسا در دانشگاه كالیفرنیای بركلی تهیه شد.
فاصله: بیش از بیست و پنج هزار سال نوری
جرم: حدود ۴ میلیون برابر خورشید
اندازه: حدود ۱۴ میلیون مایل عرض
چرخش: حدود نصف سرعت نور یا ۳۳۵ میلیون مایل در ساعت
سن: شاید ۱۰ میلیارد سال و یا بیشتر
در قلمرو علم سیاهچاله ها موضوع داغ و جذابی هستند. دانشمندانی كه تلاش دارند تا ماهیت واقعی این ستاره های در هم فروریخته را درك كنند هر هفته پژوهش ها و نتایج تازه ای را انجام و ارائه می دهند. سیاهچاله ها حفره های بدون انتهایی از گرانش هستند كه حتی نور نمی تواند از آنها فرار كند. این دانشمندان می گویند كه نتایج می توانند چگونگی شكل گیری كهكشان ها و سرنوشتی كه در انتظار كهكشان راه شیری است را توضیح دهند.
در مركز كهكشان ما یك سیاهچاله غول آسا وجود دارد كه Sagittarius A* نامیده می شود. مانند بقیه سیاهچاله ها، دانشمندان این حفره را با رصد تاثیر گرانشی آن بر روی ستاره هایی كه به دور آن می چرخند و همچنین انرژی تابشی كه توسط گاز و غباری كه با سرعت نزدیك به نور به درون آن مكیده می شوند، ردیابی كردند. اما اخترشناسان در حال نزدیك شدن به تحقق یك رویا هستند: شكار یك تصویر واقعی از این غول در فاصله فقط چند سال نزدیك به آن با استفاده از رادیو تلسكوپ ها و تلسكوپ های فروسرخی كه در حال ساخت هستند. «آوری برودریك» از مركز اختر فیزیك هاروارد- اسمیتسونین می گوید: «اگر ما بخواهیم یك سیاهچاله را ببینیم، می باید به بزرگ ترین و نزدیك ترین آنها نگاه بیندازیم.» سیاهچاله Sagittarius A* میلیون ها بار بزرگ تر از سیاهچاله های دیگری است كه در كهكشان راه شیری وجود دارند. كهكشان راه شیری جزیره ای مارپیچ است كه بیش از ۲۰۰ میلیارد ستاره را در خود دارد و كره زمین هم در آن اقامت می كند.«اندرو همیلتون»، اخترفیزیكدان دانشگاه كلرادو می گوید: «اتفاقات بسیار جالبی كه در اطراف و درون سیاهچاله ها رخ می دهند باعث می شوند این حفره ها بسیار جذاب باشند و جلب نظر كنند.» برای مثال دانشمندان در حال نتیجه گیری این موضوع هستند كه سیاهچاله ها دارای خواص غیرعادی خم سازی فضا و نابودی نور هستند. «همیلتون» می گوید: «امید به یافتن پاسخ هایی به معماهای گرانشی كه برای نخستین بار توسط «آلبرت اینشتین» مطرح شدند به جذابیت حفره ها می افزاید.»
سیاهچاله ها تجلی توضیحی هستند كه اینشتین در سال ۱۹۱۵ در مورد گرانش ارائه داد. وی توضیح داد كه چگونه گرانش باعث خم شدن نور، كند شدن زمان و واپیچش شدن فضا می شود. در دهه ،۹۳۰ اخترشناسان فرضیه گرانش اینشتین را بسط دادند تا تصور و توضیحی برای سیاهچاله های نظری را به دست آورند. اما تصور یك ستاره در هم فرو ریخته تا دهه ۱۹۶۰ جدی گرفته نشد. در این دهه اخترشناسان شروع به مشاهده و ردگیری ستاره های بسیار بزرگی كردند كه گرداگرد نقاط غیر قابل تشخیصی در حال چرخش بودند. از آن زمان به بعد، تمامی شواهد به طور مستقیم به وجود سیاهچاله ها اشاره داشتند ولی وجود آنها ثابت نشد. «برودریك» می گوید: «بنابراین، دانشمندان قصد دارند كه یك بار و برای همیشه ثابت كنند كه آیا چنین نواحی واقعاً وجود دارند یا خیر. اخترشناسان افرادی شكاك هستند. ما می خواهیم مانند دیگران تصویری واضح و عاری از ابهام را مشاهده كنیم.»
●شكار نور
چیزی كه باعث می شود یك سیاهچاله «سیاه» باشد گرانش آن است كه با قدرت زیاد نور را خم می كند و در نتیجه امكان گریز آن وجود ندارد. هر چقدر كه سیاهچاله پرجرم باشد، افق رویداد آن عریض تر است. افق رویداد محدوده ای از فضا در گرداگرد سیاهچاله است كه تمامی نور و هر آنچه كه در چاه گرانشی آن قرار بگیرد را به تله می اندازد. (هیچ چیز نمی تواند سریع تر از سرعت نور حركت كند.)فرضیه عنوان می كند سیاهچاله های كوچك زمانی شكل می گیرند كه ستاره هایی كه ۲۵ برابر سنگین تر از خورشید هستند بعد از اینكه سوخت هسته آنها به اتمام می رسد طی یك انفجار «ابرنواختری» رمبش كرده و به درون خود فرو می ریزند.
«برودریك» می گوید كه در مورد چگونگی به وجود آمدن سیاهچاله های فوق حجیم هنوز بحث هایی وجود دارد. تصور می شود كه اكثر كهكشان ها حداقل یك سیاهچاله را در مركز خود دارند. برخی از اخترشناسان عنوان می كنند كه سیاهچاله های بسیار بزرگ در ابتدا كوچك هستند و با بلعیدن گاز، غبار و ستاره ها به آهستگی رشد می كنند. بعضی از اخترشناسان نیز بر این باورند كه این نوع سیاهچاله ها از ادغام سیاهچاله های كوچك تر به وجود می آیند. طی جلسه «انجمن اخترشناسی آمریكا» كه در ماه ژانویه ۲۰۰۶ در واشنیگتن دی سی برگزار شد، محققین یافته هایی را در مورد سیاهچاله های دوردست كه حتی بزرگ تر از Sagittarius A* هستند و همچنین سیاهچاله های كوچك تر كه فقط ده برابر سنگین تر از خورشید هستند ارائه دادند. یافته ها این تصور را تقویت می كنند كه سیاهچاله های غول آسا نقشی اساسی در شكل گیری اكثر كهكشان ها ایفا می كنند.«فولویو میلیا»، اخترفیزیكدان دانشگاه آریزونا و نویسنده كتاب «سیاهچاله مركز كهكشان ما» می گوید كه ممكن است سیاهچاله های فوق حجیم مسئول به وجود آمدن ستاره ها، سیارات و احتمالاً خلق حیات در آنها (سیاره ها) باشند.
علم حتی در حال بردن افراد به درون یك سیاهچاله طی یك فیلم مستند به نام «سیاهچاله ها: سوی دیگر بی نهایت» است كه توسط «بنیاد ملی علوم» حمایت مالی می شود. این مستند در ماه فوریه ۲۰۰۶ در موزه طبیعت و علم Denver به نمایش درآمد. این فیلم در بهار سال ۲۰۰۶ در اختیار تالارهای كیهان نمای سرتاسر جهان قرار داده خواهد شد.
«ملیا» می گوید: «ممكن است سیاهچاله های فوق حجیم (به موازات شكل گیری خود و یا حتی قبل از شكل گیری خود) كهكشان هایی را كه در آنها قرار دارند به وجود آورده باشند. در این مورد سیاهچاله ها یك عنصر نابودگر نیست.» وی ادامه می دهد كه سیاهچاله ها با عمل كردن مثل یك آهن ربا، گاز بین ستاره ای را جذب و این ابرهای گازی را به كهكشان هایی تبدیل كردند كه ما امروزه مشاهده می كنیم.
● تركیبی از ویژگی های غیر عادی
«برودریك» می گوید: «نگذارید كه گزارش های مربوط به كارهای خوشایند سیاهچاله ها شما را فریب بدهند. البته سیاهچاله ها هر چیزی كه به درون حفره معده آنها سقوط كند را می بلعند و رفتار آنها غیر عادی است.» «برودریك» می گوید: «سیاهچاله های كوچك تر در نواحی هستند كه شدیدترین اثرات درآنجا دیده می شوند. گرانش اطراف افق رویداد سیاهچاله های كوچكی كه فقط چند برابر سنگین تر از خورشید هستند بسیار قوی تر از گرانش اطراف سیاهچاله های فوق حجیمی مانند Sagittarius A* است. این موضوع با این دلیل است كه افق رویداد سیاهچاله های كوچك تر به جای اینكه میلیون ها مایل دورتر از مركز حفره باشد، بسیار نزدیك تر (فقط چند مایل) به این مركز است. «جران هومن» از موسسه فناوری ماساچوست می گوید: «رصدهای نه ساله از سیاهچالهGRO JI۶۵۵-۴۰ توسط كاوشگر زمان گیری پرتو ایكس روزی (Rossi) نشان می دهند كه این ستاره در هم فروریخته فوران هایی از پرتو ایكس را در دو فركانس تولید می كند. این فركانس های ثابت فقط زمانی ممكن هستند كه سیاهچاله به گونه ای بچرخد كه در بافت فضا و زمان پیچش ایجاد كند. «برودریك» می گوید: «فردی كه به درون نواحی در هم پیچیده فضای اطراف سیاهچاله سقوط كند تصور می كند كه در حال سقوط در مسیری مستقیم است. اما یك ناظر كه در دور دست قرار دارد، یك مسیر منحنی و واپیچش شده را می بیند.» سئوالی كه به ذهن می آید این است كه به دلیل اینكه سیاهچاله ها نور را می بلعند، اگر دانشمندان بتوانند از سیاهچاله Sagittarius A* عكس بگیرند، ما دقیقاً چه چیزی را در عكس مشاهده می كنیم؟ «برودریك» می گوید: «چیزی را كه ما در تصور خواهیم دید یك سایه نما است كه «فوران های داغ و سریع اطراف سیاهچاله» پیرامون آن را مشخص می كنند. افق رویداد به شكل یك قرص بدون نقص نخواهد بود بلكه احتمالاً ظاهری له شده خواهد داشت زیرا نور فضای در هم پیچیده اطراف سیاهچاله را دنبال می كند. هر چقدر حفره سریع تر بچرخد، واپیچش این سایه تاریك (سایه نما) كه توسط فوران ها مشخص می شود شدیدتر می شود.»
●و اما كهكشان ما .....
«ملیا» می گوید: «البته می باید سرنوشت كهكشان ما نیز در نظر گرفته شود. ممكن است كهكشان ما طی ۴ میلیارد سال با كهكشان آندرومدا كه به بزرگی آن است برخورد كند. كهكشان آندرومدا نیز در مركز خود یك سیاهچاله فوق حجیم دارد كه معادل ۱۴۰ میلیون خورشید وزن دارد.» سازمان ناسا برای آخرین بودجه خود كاوشگر «آنتن فضایی تداخل سنجی لیزری» را پیشنهاد كرد كه پرتاب آن برای ۲۰۱۵ برنامه ریزی شد. این كاوشگر اتفاق و پیامدی كه در اثر برخورد دو هیولای این چنینی رخ می دهد را تحت نظر خواهد داشت. در گستره كیهان تعداد ۳۰۰ میلیون كهكشان وجود دارد و یك چنین برخوردی گاه و بی گاه اتفاق می افتاد. دانشمندان می گویند كه چنین برخوردی بین سیاهچاله ها انفجاری را ایجاد می كند كه كهكشان راه شیری را تبدیل به یك كهكشان كوازاری می كند. در مركز این كهكشان كوازاری یك جرم ستاره مانند خواهد بود كه به دلیل انرژی خروجی آن درخشان ترین جرم در كل كیهان می شود. «ملیا» می گوید: «این پدیده باعث روشن تر شدن اوقات شب می شود.» «برودریك» كه نسبت به این گونه برخورد نظر خوشبینانه ای ندارد، می گوید: «اما این پدیده سامانه خورشیدی ما را به محل جالبی برای زندگی تبدیل نخواهد كرد. مسلماً این برخورد خیلی خیلی ناخوشایند است.» «ملیا» ادامه می دهد: جالب توجه است كه اگر كهكشان ها با هم ادغام شوند، یك شانس پنجاه درصدی وجود دارد كه موج های گرانشی سامانه خورشیدی ما را به خارج از كهكشان راه شیری پرتاب كنند. بنابراین پارادوكس های زیادی در ارتباط با سیاهچاله وجود دارند. آنها تاریك هستند اما ستاره ها را خلق می كنند و تولد و مرگ كهكشان ها را منجر می شوند. دانشمندان به تازگی اعلام كردند كه یك ابرنواختر را ردیابی كردند كه چهار صد و چهل میلیون سال نوری با ما فاصله دارد و می تواند یك سیاهچاله را به وجود بیاورد. این كشف برای دانشمندان خوشایند بود زیرا فرصتی برای آنها فراهم آورد تا شاهد چرخه لایتناهی و اسرارآمیز خلقت و نابودی در كیهان باشند.
usatoday.com,Feb.۲۰۰۶
دن ورگانو
ترجمه: فرشید كریمی

منبع : روزنامه جوان