۱۰ واقعیت عجیب درباره سیاهچاله‌ها

سیاه‌چاله‌‌ها ناحیه‌ای از فضا-زمان هستند که بسیار متراکم بوده و جاذبه گرانشی بسیار شدیدی دارند به گونه‌ای که حتی نور نیز توان گریز از گرانش آنها را ندارد. هیچ چیز در فضا قدرتمندتر از سیاهچاله‌ها نیست، پژوهشگران تلاش می‌کنند تا توضیح دهند که چرا با فیزیک عادی نمی‌توان به ماهیت آنها پی برد یا درون این هیولاها چه اتفاقی می‌افتد. هر سال این پدیده مرموز سرنخ‌های عجیب و ترسناک درباره ماهیت واقعی خود به ما نشان می‌دهد.^[۱]

بیشتر بخوانید: سیاه‌چاله چیست و چه چیزی در درون آن وجود دارد؟

۱۰- مقادیر زیادی از سیاه‌چاله‌های جرم متوسط

یک سیاه‌چاله جرم متوسط (Intermediate Black holes or IMBHs) فرزند میانی خانواده سیاه‌چاله‌ها است. آنها نه آنقدر کوچک هستند که جرم ستاره‌ای داشته باشند و نه آنقدر بزرگند که کلان جرم باشند. در سال ۲۰۱۸ مکان مخفی آنها پیدا شد، به دلایل ناشناخته، سیاه‌چاله جرم متوسط در مرکز کهکشانهای کوچک قرار دارند. 

مشاهدات ۱۰ مورد از این کهکشان‌ها که بر مبنای فعالیت‌های اشعه ایکس سیاه‌چاله‌ها بود، حاکی از وجود سیاهچاله‌هایی با جرم ۳۶۰۰۰ تا ۳۱۶،۰۰۰ جرم خورشیدی است. این اطلاعات توسط نقشه‌بردار آسمانی دیجیتال اسلون (Sloan Digital Sky Survey) بدست آمده که حدود ۱ میلیون کهکشان را بررسی کرده و می‌‌تواند نوع نوری که هنگام خوردن گرد و غبار توسط سیاهچاله منتشر می‌شود را تشخیص دهد.

 تاکنون اطلاعاتی که از سیاه‌چاله‌های جرم متوسط جمع آوری شده نظریه‌های تشکیل سیاه‌چاله‌های فوق سنگین را تایید می‌کنند، آنها می‌گویند که این سیاهچاله‌های جرم متوسط از هم دیگر رشد می‌کنند و یا اینکه از فروپاشی ابرهای گازی بوجود می‌آیند.^[۱]

۹- شی مشکوک در نزدیکی سیاهچاله کمان ای

کمان ای (Sagittarius A) یک سیاه‌چاله کلان جرم در مرکز کهکشان راه شیری است. در اوایل دهه ۲۰۰۰ دو شیء مشکوک در اطراف آن کشف شدند. ستاره شناسان آنها را اشیاء کلاس G نامگذاری کردند، رفتار آنها مانند ابرهای گازی بود و انتظار می‌رفت که با نزدیک شدن به سیاهچاله کمان ای نابود شوند. ولی آنها از بین نرفته و وجود آنها بصورت معما باقی مانده است.

ابرهای گازی نمی‌توانند در اطراف سیاهچاله‌های کلان جرم زنده بمانند. در سال ۲۰۱۸ محققان ۳ شیء دیگر نیز در مدار کمان ای پیدا کردند. با توجه به داده‌هایی که از ۱۲ سال گذشته جمع آوری شده نمی‌توان آنها را جزء اشیاء کلاس G طبقه بندی کرد، اما شباهت بسیار زیادی به آنها دارند. شکل آنها شبیه گازهای پف کرده است اما رفتار آنها همانند ستاره‌هایکلان جرم است. این دقیقا همان چیزی است که دانشمندان درباره دو مورد اول حدس می‌زدند که آنها ستاره‌های مرده نیستند، ستاره‌هایی که می‌توانند در مدار خود عجیب و غریب باشند اما غیرعادی هستند.

یکبار که آنها جفت شده بودند (دو ستاره‌ای که به همدیگر متصل شده‌اند)، در واقع نیروی گرانش کمان ای آنها را با همدیگر ادغام کرده و شکل آنها متورم شده بود. این صحنه دانشمندان را فریب داد و با دیدن این فرآیند به اشتباه آنها را ابرهای گازی تشخیص دادند، با این وجود هنوز معمای آنها حل نشده است. مدار همه این اشیا شبیه به یدیگر نیست و این نشان می‌دهد که هر کدام داستان شکل گیری متفاوتی دارند.

بیشتر بخوانید: ۱۰ نکته خواندنی درباره کهکشان راه شیری

۸- قدیمی‌ترین سیاه‌چاله جهان

اهمیت کشف قدیمی‌ترین سیاه‌چاله‌های جهان تنها به خاطر سن آن نیست. بلکه می‌توان بوسیله آنها معمای دیرینه زمانی که ستاره‌ها برای اولین بار شکل گرفتند را حل کرد. در سال محققان ۲۰۱۷ یک سیاهچاله غول‌پیکر کشف کردند که  ۸۰۰ میلیون برابر خورشید جرم داشت و ۶۹۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ شکل گرفته بود.

سیاهچاله ULAS J1342+0928 نزدیک به ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد و در سال‌های ابتدایی شکل‌گیری کیهان بوجود آمده است. این دوره بازسازی (Epoch of Reionization) نامیده می‌شود، این دوره خاص زمانی رخ داد که نخستین ستارگان از یون‌ها و نیروی گرانش تکامل یافتند. علت دوره بازسازی مشخص نیست، هرچند که خود سیاهچاله نیز به صورت معما باقی مانده است. 

علاوه بر این، هیچ کس نمی‌تواند توضیح دهد که این سیاهچاله چونه توانست در جهان اولیه این مقدار جرم به دست آورد. درباره سیاهچاله ULAS J1342+0928 ممکن است این مسائل نادیده گرفته شوند اما برای رسیدن به پاسخ واقعی نیاز به سیاهچاله‌های بیشتری از این دوره وجود دارد که متاسفانه سیاه‌چاله‌های مربوط به آن بسیار کمیاب هستند.  

تماشا کنید: فیلم شکل گیری جهان پس از بیگ بنگ

۷- سیاهچاله‌ای با بیشترین سرعت رشد

در سال ۲۰۱۸ گرسنه‌ترین سیاهچاله جهان ثبت شد که اشتهای زیادی دارد و در هر ۲ روز جسمی برابر با خورشید را می‌بلعد. این سیاه‌چاله بیشترین سرعت رشد را در جهان دارد و خوشبختانه از ما بسیار دور است. اگر این هیولا در مرکز کهکشان راه شیری بود اشعه ایکس خارج شده از آن می‌توانست تمام زندگی در روی زمین را نابود کند. 

هنگامی که دانشمندان اولین بارقه‌های آن را دیدند، متوجه شدند که نور آن مربوط به ۱۲ میلیارد سال گذشته است. هنگامی که منبع آن به عنوان یک سیاه‌چاله تایید شد، مشخص شد که جرم خیره کننده آن که ۲۰ میلیارد برابر خورشید است. محققان هنوز نمی‌دانند که چرا این سیاهچاله به سرعت در حال گسترش است.

واقعیت شناخته شده در درباره حجم رشد این سیاهچاله این است که، هر چیزی جز یک حفره سیاه است. حجم عظیم گاز ورودی، اصطکاک و حرارت سبب درخشش آن می‌شود به گونه‌ای که می‌تواند یک کهکشان را تحت الشعاع خود قرار دهد، در واقع درخشش آن می تواند ۱۰۰۰ بار بیشتر از یک کهکشان باشد. اگر این سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری قرار داشت روشنایی آن ده برابر ماه کامل بوده و نور خیره کننده آن باعث می‌شد که ما فقط بتوانیم چند ستاره را در آسمان ببینیم.

۶- کهکشان پنهان

یک کهکشان خوشه‌ای می‌تواند صدها و حتی هزاران کهکشان را در خود جای دهد. این کهکشان‌های خوشه‌ای به عنوان بزرگترین اشیاء کیهانی شناخته می‌شود. ممکن است فکر کنید پنهان کردن یک خوشه کهشانی توسط یک شیء در فضا غیرممکن است اما یک اختروش (Quasar) به راحتی این کار را انجام می‌دهد.  

این سیاهچاله غول‌پیکر که PKS1353-341 نام دارد، در سال ۲۰۱۸ محققان دانشگاه ام‌آی‌تی یک تصویر از آن منتشر کردند که حقایق آن را بازگو می‌کرد. این اختروش در مرکز کهکشان خود قرار دارد و تابش آن به اندازه‌ای شدید است که نور میلیون‌ها ستاره را از بین می‌برد، مشابه این پدیده تاکنون در هیچ جا دیده نشده است. 

فاصله این اختروش از زمین ۲٫۴ میلیارد سال نوری است. گفته می‌شود این سیاهچاله مقدار قابل توجهی ماده مصرف می‌کند و درخشش آن ۴۶ میلیارد برابر بیشتر از خورشید ما انرژی آزاد می‌کند. اخترشناسان پیش‌بینی می‌کنند که درخشش آن پس از چند میلیون سال کمتر می‌شود. 

۵- سیاهچاله‌های دوگانه

یکی دیگر از موارد عجیب درباره سیاهچاله‌ها این است که آنها گاهی به صورت دوتایی (Binary) ظاهر می‌شوند، یا یک جفت که در مدار همدیگر قرار دارند. تاکنون ۳ مورد از آنها گزارش شده است که ۲ مورد در سال ۲۰۱۵ و یکی هم در سال ۲۰۱۷ کشف شد. به طرز شگفت انگیزی، سیگنال دومی شامل امواج گرانشی حاصل از یک تصادم نیمه و با فاصله سه میلیارد سال نوری بود. این جسم با اینکه از بین رفته بود، به سیاه‌چاله‌ای بزرگ‌تر از سیاهچاله‌های والدین خود تبدیل شده بود.

این ادغام برای پژوهشگران بسیار مهم بود، زیرا به پژوهشگران در مشاهده یک مورد نادر دیگر کمک کرد و  علاوه بر آن در مشاهدات برپایه امواج گرانشی بسیار تاثیر گذار بود. محققان در مورد چگونگی شکل‌گیری سیاهچاله‌های دوگانه، ۲ نظریه دارند: آنها باقیمانده ستاره‌های دوتایی هستند که پس از مرگ به صورت سیاهچاله باقی مانده‌اند و یا اینکه آنها به طور جداگانه تشکیل شده و پس از آن آنقدر به هم نزدیک شده‌اند که در میدان گرانشی همدیگر قفل شده‌اند.

۴- حباب نابود کننده زمین

در سال ۲۰۱۸ فیزیکدانها نظریه دیگری درباره نابودی زمین توسط سیاهچاله‌ها بصورت نظری مطرح کردند. اخیرا جامعه علمی به خاطر کشف امواج گرانشی بسیار خوشحال است. به نظر عجیب می‌آید ولی واقعیت این است که امواج گرانشی نیروی مرگباری هستند.

نظریه جدید پیشنهاد می‌کند که امواج گرانشی حاصل از یک برخورد با انرژی بالا مانند یک حباب حرکت می‌کنند. با سرعت نور رشد کرده و بسیار بزرگ می‌شوند تا اینکه سطح آن مسطح شود. بدترین اتفاق در این حالت، این است که دو حباب در آن سطح به همدیگر برخورد کنند که در این صورت فضا و زمان به داخل سیاهچاله کشیده خواهند شد. اگر این اتفاق در نزدیکی زمین رخ دهد، فاجعه بار خواهد بود زیرا این امواج گرانشی می‌توانند یک سیاره را خرد کنند.

۳- سیاه‌چاله مطرود

دانشمندان همیشه این احتمال را درنظر می‌گیرند که کهکشان‌ها می‌توانند سیاهچاله‌های مرکزی خود را نابود کنند، ولی هیچ مدرکی برای اثبات این مدعا پیدا نکردند. تا اینکه در سال ۲۰۱۷ یک کهکشان شگفت انگیز به نام ۳C186 کشف شد. ۳C186 از ادغام دو کهکشان بوجود آمد و برخلاف سایر کهکشان‌ها که بر اثر ادغام بوجود می‌آیند، ظاهر بسیار پایداری داشت. شگفتی واقعی هنگامی رخ داد که محققانی که این سیاهچاله غول پیکر را در مرکز این کهکشان جستجو می‌کردند، چیزی پیدا نکردند.

این سیاهچاله هنگامی پیدا شد که ۳۵۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان ۳C186 فاصله داشت. همانطور که خوشه‌های دو ستاره با هم برخورد می‌کنند، سیاه‌چاله‌های مراکز این کهکشان‌ها در هم ادغام شده و یک سیاهچاله غول پیکر ایجاد کرده بودند. این ادغام احتمالاً امواج گرانشی بسیار قدرتمندی ایجاد کرده بود که باعث خروج سیاه‌چاله‌ از مرکز کهکشان شده بود.

دوری سیاهچاله از مرکز کهکشان یک مورد بسیار عجیب است زیرا برای جابجایی سیاهچاله، میزان انرژی برابر با انفجار ۱۰۰ میلیون ابرنواختر مورد نیاز است. مشخص نیست که چه اتفاقی افتاده، ولی هرچه که بوده نیرویی بسیار قدرتمندتر در قلمرو آن سیاهچاله بوده و بر آن غلبه کرده است. این سیاهچاله منحصر به فرد و عظیم الجثه با سرعت فوق العاده‌ای در حال گسترش است. 

تماشا کنید: مقایسه اندازه انواع سیاهچاله‌ها (فیلم)

۲- امکان معکوس شدن زمان

یک سیاهچاله زمانی ایجاد می‌شود که یک ستاره بزرگ فرو ریخته و بمیرد، در آن هنگام شروع به انتشار امواج گاما می‌کند. این امواجبا وجود این که درخشان‌ترین نیروهای طبیعت هستند ولی درک کاملی از آنها وجود ندارد. 

در سال ۲۰۱۸ امواج عجیب و اسرارآمیزی ثبت شد که به نظر می‌رسید می‌توانند زمان را معکوس کنند (اشعه‌ی گامای سیاهچاله می تواند زمان را به عقب برگرداند). اخترفیزیکدان‌ها هنگامی که امواج گامای شش انفجار قوی که توسط ناسا ثبت شده بود را بررسی می‌کردند، این مورد را کشف کردند. هر کدام از آنها طول موج نوری خاص خود را به صورت متوالی منتشر می‌کردند که به طرز عجیبی امواج گاما بصورت معکوس در توالی تکرار می‌شدند.

این مسئله عجیبی نیست زیرا هیچ چیز در اطراف سیاهچاله ها طبیعی نیست. از نظر برخی فیزیکدان‌ها امواج معکوس نشانه برگشت زمان است. در مقابل عده‌ای پیشنهاد می‌کنند که باید سطوح مختلف مواد را بررسی کرد. پرتو گاما می‌تواند از میان توده‌های مواد حرکت کند. برای معکوس کردن آن، پرتو می‌تواند به یک سطح ناشناخته شبیه آیینه برخورد کند، البته چنین سطحی ناشناخته بوده و از قوانین فیزیک پیروی نمی کند.

بیشتر بخوانید: سفر در زمان: نظریه‌ها، تناقضات و احتمالات

۱- ارواح جهان های مرده

در سال ۲۰۱۸ راجر پنروز (Roger Penrose) از طریق محاسبات کوانتومی یک ادعای جنجالی مطرح کرد. پنروز معتقد است که دنیای ما آخرین باقی مانده از مجموعه‌ای از جهان‌ها است. سیاهچاله‌های باقی مانده از جهان‌های مرده را می‌توان در آنهایی که امروز وجود دارد پیدا کرد. 

این نظریه به چیزی به نام تابش هاوکینگ (Hawking Radiation) وابسته است. استیون هاوکینگ اعتقاد داشت که یک سیاهچاله با از دست دادن اجزای خود در نهایت از بین خواهد رفت. این اجزا گراویتون (Graviton) نام دارند، گراویتون‌ها و فوتون‌ها (Photon) جرم ندارند و طبق اصول سرعت و زمان رفتار نمی‌کنند. نتایج بدست آمده از آزمایش‌های پنروز و همکارانش مثبت بود و نظریه اصلاحی بیگ بنگ نام دارد. اگر گفته آنها درست باشد، پس از بیگ بنگ به جای اینکه که فقط یک جهان شکل بگیرد، چند جهان شکل گرفته و بصورت حبابی رشد می کنند (۵ دلیل برای اینکه ما احتمالاً در چندجهانی زندگی می‌کنیم).

.

بیشتر بخوانید: دنیا چگونه به پایان می رسد؟