چه اتفاقی برای زمان و فضا در داخل یک سیاهچاله می‌افتد؟

سیاهچاله‌ها همیشه اجرامی مرموز برای ما در کیهان بوده‌اند. این اجرام آنقدر عجیب هستند که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن‌ها بگریزد. پس چه اتفاقی برای زمان و فضا در داخل سیاهچاله می‌افتد؟

سیاهچاله‌ها زمانی بوجود می‌آیند که ستارگان پرجرم – با جرمی در حدود 20 برابر جرم خورشید – به پایان عمر خود نزدیک می‌شوند، انرژی هسته‌ای داخل ستاره به پایان می‌رسد و درنهایت ستاره تحت نیروی گرانشی داخلی خود فرو می‌ریزد.

وقتی این اتفاق می‌افتد، یک ابرنواختر – یکی از درخشان‌ترین انفجارهای جهان ما – ایجاد می‌شود. طبق یک مطالعه در سال 2022، حدود 40 میلیارد سیاهچاله در جهان قابل مشاهده ما وجود دارد. سیاهچاله‌هایی که جرم آن‌ها حدود سه تا ده برابر جرم خورشید است، سیاهچاله‌هایی با «جرم ستاره‌ای» نامیده می‌شوند.

از سوی دیگر، سیاهچاله‌های کلان جرم می‌توانند از صد هزار تا میلیاردها برابر خورشید جرم داشته باشند. مطالعات اخیر ثابت کرده است حداقل یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز اکثر کهکشان‌های بزرگ یافت می‌شود.

سیاهچاله‌ها بدون شک مرموزترین پدیده‌های اخترفیزیکی در کیهان ما هستند. فیزیکدان برجسته تاریخ «آلبرت اینشتین» که مفهوم فضا-زمان را در قرن پیش مطرح کرد، در اوایل دهه 1990 وجود سیاهچاله‌ها را نیز پیش‌بینی کرد. ریاضیات و فیزیک نظریه نسبیت عام اینشتین ثابت کرد سیاهچاله‌ها باید وجود داشته باشند، اما در آن زمان این مفهوم آنقدر عجیب بود که همه به آن شک داشتند.

از آن زمان تاکنون، ناسا و دانشمندان بسیاری در تلاش برای شناخت بیشتر سیاهچاله‌ها بوده‌اند. برخی از سیاهچاله‌ها بسیار قدیمی بوده و متعلق به عالم اولیه هستند. برخی دیگر از آن‌ها تنها در چند میلیون سال اخیر شکل گرفته‌اند. با این‌حال، جدا از مبحث سن و جرم و موقعیت، سوال اساسی اینجاست: چه اتفاقی برای زمان و فضا در داخل سیاهچاله می‌افتد؟

زمان و فضا در داخل سیاهچاله

همانطور که اینشتین پیش‌بینی می‌کرد، با عبور از افق رویداد سیاهچاله – مرز میان فضای بیرونی و داخلی سیاهچاله – همه چیز شروع به عجیب شدن می‌کند. به عبارت دیگر، زمان و فضا برای همیشه کِش می‌آیند. درک این موضوع واقعا سخت است!

ابتدا این نکته را در نظر بگیرید که نیروی گرانشی یک سیاهچاله آنقدر قوی است که هیچ چیز قادر به فرار کردن از اطراف آن نیست – حتی نور. از سوی دیگر، در نواحی دور از سیاهچاله، طبق قانون اول نیوتن اجسام تا زمانی به حرکت خود ادامه می‌دهند که چیزی آن‌ها را متوقف کند. با این‌حال، چه اتفاقی برای یک ستاره می‌افتد زمانی که در نزدیکی سیاهچاله قرار دارد؟ آیا حرکت ستاره متوقف خواهد شد؟

پس از عبور ستاره از افق رویداد یک اتفاق مهم می‌افتد: قوانین حرکت در فضا-زمان برای آن جسم دچار تغییر می‌شود. اکنون ستاره فقط می‌تواند به سمت مرکز یا «تکینگی» سیاهچاله پیشروی کند. ستاره راهی برای فرار ندارد. به عبارت دیگر ورود به سیاهچاله مسیری یک طرفه است که راهی برای فرار از آن وجود ندارد.

وقتی ستاره به تکینگی می‌رسد، چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا حرکت متوقف می‌شود؟ اخترشناسان عقیده دارند ستاره تا بی‌نهایت به حرکت خود ادامه خواهد داد. به عبارت دیگر، فضا و زمان تا بی‌نهایت کِش می‌آیند و هیچوقت حرکت ستاره متوقف نمی‌شود. به همین دلیل است که سیاهچاله‌ها می‌توانند اجسام بسیار بزرگ را ببلعند بدون آنکه ردپایی از آن‌ها باقی بماند.