سیاه چاله و هرچه باید از آن بدانید

سیاه چاله ها از عجیب‌ترین و جذاب‌ترین اجرام در فضا هستند. آن‌ها بسیار متراکم هستند و چنان گرانش قدرتمندی دارند که حتی نور نیز نمی‌تواند از چنگ آن‌ها فرار کند. در این مقاله قصد داریم سیاه چاله را به صورت مفصل بررسی کنیم.

ابتدا به این سوال پاسخ می‌دهیم که سیاه چاله چیست، چه انواعی دارد و چگونه به وجود می‌آید. در ادامه به بررسی ساختار و ویژگی‌های این چاله مرموز فضایی می‌پردازیم و درنهایت تصاویر منتشرشده از آن را می‌بینیم.

سیاه چاله چیست؟

سیاه چاله ها را می‌توان به یک چاله در فضا-زمان تشبیه کرد. فضا-زمان در حقیقت تاروپود عالم ماست. ما در نظریه نسبیت عام، زمان را به عنوان بعد چهارم در نظر می‌گیریم و زمان و مکان را به هم مرتبط می‌کنیم. گرانش در این نظریه یک نیرو نیست، بلکه انحنای فضا-زمان است که توسط جرم ایجاد می‌شود.

فضا-زمان را همانند بافت نرم و لاستیکی یک ترامپولین یا تشک پرش در نظر بگیرید. در این صورت یک جرم فضایی همانند یک توپ بولینگ است که روی سطح آن قرار می‌گیرد. توپ باعث ایجاد یک گودی در سطح بافت لاستیکی می‌شود و اجرام کوچک‌تر را به داخل این گودی جذب می‌کند.

این دقیقاً همان کاری است که یک سیاه چاله در عالم انجام می‌دهند. از آنجایی که اعتقاد بر این است که سیاه چاله‌ها چگالی – نسبت جرم به حجم – بی‌نهایت دارند، می‌توان گفت این چاله‌های فضایی انتهایی ندارند.

در تعارف دیگر، می‌توان سیاه چاله را مقدار بسیار زیادی ماده دانست که در یک منطقه بسیار کوچک فشرده شده است. به عنوان مثال، ستاره‌ای با ده برابر جرم خورشید را در نظر بگیرید که در کره‌ای که قطر آن در حدود ابعاد شهر نیویورک است، فشرده شود. در نتیجه، میدان گرانشی شدیدی پدید می‌آید که حتی مانع فرار نور نیز می‌شود.

کشف سیاه چاله ها

نظریه «نسبیت عام»، که در سال 1915 «آلبرت آینشتاین» ارائه داد، وجود سیاه چاله‌ها را پیش‌بینی می‌کند. با این حال، اولین بار جی. رابرت اوپنهایمر و هارتلند اسنایدر بودند که در سال ۱۹۳۹ وجود چاله‌هایی در فضا را با مشخصات سیاه چاله‌هایی که امروز می‌شناسیم توصیف کردند.

جنگ جهانی دوم باعث شد تا اوپنهایمر و دیگر اخترشناسان و فیزیکدانان موضوع سیاهچاله‌ها را به فراموشی بسپارند. سیاهچاله‌ها عمدتاً به‌لطف تلاش‌های «جان ویلر» در ایالات‌متحده و «دنیس سیاما» در بریتانیا بعد از جنگ به صحنه بازگشتند.

بلاخره در سال 1964 ، با پیشرفت علم اخترشناسی رادیویی، اولین سیاه چاله با نام «Cygnus X-1» متعلق به صورت فلکی «Cygnus» در کهکشان راه شیری شناسایی شد. در آن زمان اخترشناسان تابش‌های قوی از اشعه ایکس را شناسایی کردند.

در سال 1971 تشخیص دادند این تابش متعلق به ستاره‌ای است که به دور یک جسم تاریک با جرم عظیم در حال چرخش است. آن‌ها حدس زدند پرتوهای ایکس در نتیجه بلعیده شدن ستاره توسط این جسم پرجرم تولید می‌شود و از آنجا که این جسم قابل رصد نبود، آن را «سیاه چاله» نامیدند.

سیاه چاله های موجود در کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری احتمالا بیش از 100 میلیون سیاه چاله دارد – این رقم تخمینی است و بدست آوردن میزان دقیق آن کار دشواری است. در قلب کهکشان راه شیری یک سیاه چاله بسیار پرجرم به نام «*Sagitarrius A» وجود دارد.

طبق آخرین داده‌های منتشر شده توسط ناسا، این چاله فضایی با جرم تقریبی 4 میلیون برابر جرم خورشید، در فاصله تقریبی 27000 سال نوری از زمین قرار دارد. برای تصور بهتر آن می‌توان گفت این سیاه چاله پرجرم قادر است چند میلیون زمین را در خود جای دهد.

به گفته موسسه علوم تلسکوپ فضایی «STScl» تقریبا از هر هزار ستاره، یک ستاره آنقدر پرجرم است که به یک سیاه چاله فضایی تبدیل شود.

نزدیکترین سیاه چاله به زمین با نام «Unicorn» در فاصله 1500 سال نوری از ما قرار دارد. این نامگذاری به دو علت انجام شده است. این سیاه چاله در صورت فلکی «Unicorn» قرار دارد و به علت جرم بسیار کم – تقریبا سه برابر جرم خورشید – در مقایسه با سایر سیاه چاله ها، تقریبا در نوع خود بی‌نظیر است.

البته با پیشرفت تکنولوژی‌های رصدی برای کشف سیاه چاله ها، احتمالاً چاله های فضایی دیگری در فواصل کمتر نسبت به زمین وجود داشته باشند. برای مثال، اخیراً پژوهشگران شواهدی مربوط به وجود چند سیاه چاله در صورت فلکی قلائص (Hyades) یافته‌اند که تنها ۱۵۰ سال نوری با منظومه شمسی فاصله دارد.

سیاه چاله چگونه به وجود می‌آید؟

سیاه چاله ها را با توجه به جرمی که دارند، می‌توان به سه دسته تقسیم کرد: «سیاه چاله های ستاره‌ای»، «سیاه چاله های میانی» و «سیاه چاله های کلان جرم». هرکدام از این سیاه چاله ها به روش متفاوتی به وجود می‌آیند. با این حال، باید توجه داشت که اخترشناسان همچنان درباره چگونگی به وجود آمدن سیاه چاله های میانی یا پرجرم اتفاق نظر ندارند و نظریات متفاوتی درباره این چاله های غول‌پیکر و مرموز در فضا وجود دارد.

۱. سیاه چاله های ستاره‌ای

هنگامی که یک ستاره به پایان عمر خود نزدیک می‌شود، رُمبش می‌کند – یا در درون خود فرومی‌پاشد. ستارگان کم جرم – با جرم حدودی سه تا بیست برابر جرم خورشید – تبدیل به یک ستاره نوترونی و یا کوتوله سفید می‌شوند. اما اگر جرم ستاره فروپاشیده بیشتر باشد، در اثر رمبش به یک سیاه چاله‌ ستاره‌ای تبدیل می‌شود.

این نوع از سیاه چاله های فضایی با آنکه نسبتا کوچک هستند، اما از تراکم بالایی برخوردارند. تراکم بالا با قدرت کشش گرانشی رابطه مستقیم دارد. بدین ترتیب، سیاه چاله های ستاره‌ای گاز و غبار کهکشان‌های اطراف خود را جذب کرده و به مرور زمان رشد می‌کنند.

۲. سیاه چاله های میانی

دانشمندان زمانی تصور می‌کردند چاله های فضایی خارق‌العاده تنها در دو دسته جرمی ستاره‌ای و پرجرم وجود دارند، اما تحقیقات وجود سیاه چاله هایی با جرم میانی را به اثبات رساند. چنین اجسامی زمانی می‌توانند تشکیل شوند که ستاره‌های یک خوشه در واکنش با یکدیگر قرار بگیرند.

تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد که سیاه چاله های میانی در مرکز کهکشان‌های کوتوله (کهکشان‌های بسیار کوچک) یافت می‌شوند. مشاهدات ده کهکشان از این دسته – از طریق اندازه‌گیری پرتو ایکس تابش شده – نشان داد که این دسته از سیاه چاله ها جرمی در حدود سی و شش هزار تا سیصد هزار برابر جرم خورشید دارند.

۳. سیاه چاله های کلان جرم

سیاه چاله های کلان جرم یا ابر سیاه چاله ها را می‌توان در مرکز کهکشان‌ها پیدا کرد. این دسته از سیاه چاله ها چندین میلیون تا چندین میلیارد برابر خورشید جرم دارند.

نظریه‌های متعددی در مورد نحوه شکل‌گیری این سیاه چاله ها وجود دارند که برخی از معتبرترین‌ها را باهم بررسی می‌کنیم.

برخی عقیده دارند چاله های فضایی کلان جرم از ترکیب هزاران سیاه چاله‌ ستاره‌ای یا میان جرم تشکیل می‌شوند. نظریه دوم فروپاشی ابرهای گرد و غبار است که در اثر نیروی گرانشی شدید به توده‌ای متراکم تبدیل می‌شوند.

گزینه سوم فروپاشی خوشه‌های ستاره‌ای است که در یک ناحیه از فضا و به صورت تقریباً همزمان رخ می‌دهد. در نظریه چهارم، دانشمندان تشکیل سیاه چاله‌های پرجرم در فضا از توده‌های ماده تاریک را محتمل می‌دانند.

ماده تاریک را نمی‌توان از طریق تابش‌های الکترومغناطیس رصد کرد، بلکه تنها از طریق اثرات گرانشی در فضا می‌توان به حضور آن پی برد. با این‌حال، هنوز نمی‌دانیم ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است زیرا همانطور که گفته شد، از خود نور ساطع نمی‌کند و مستقیماً قابل مشاهده نیست.

سیستم‌های دوتایی

علاوه بر سیاه چاله هایی که به صورت منفرد در کیهان یافت می‌شوند، سیاه چاله های دیگری در یک «سیستم دوتایی» وجود دارند که به دور هم می‌چرخند. چرخش سیاه چاله‌ها به دور یکدیگر امواجی را در فضا پراکنده می‌کند که به آن «امواج گرانشی» می‌گویند. این امواج را می‌توان به امواج منتشر شده روی سطح آب در اثر انداختن یک سنگ کوچک تشبیه کرد.

رصدخانه‌های مختلفی در دنیا وجود دارند که در تلاش هستند تا این سیستم‌های دوتایی را شناسایی کنند و امواج گرانشی منتشر شده را ثبت کنند. اولین بار رصدخانه تداخل سنج لیزری «LIGO» در سال 2015 موفق به ثبت اولین امواج گرانشی ناشی از ادغام دو سیاه چاله ستاره‌ای شد.

از دیگر رصدخانه‌های فعال در این حوزه می‌توان به رصدخانه «Virgo» اشاره کرد.

ساختار چاله های مرموز فضایی

سیاه چاله ها از دو بخش تشکیل شده‌اند: افق رویداد و تکینگی.

افق رویداد سیاه چاله مرزی در اطراف دهانه ورودی است که نور نمی‌تواند از آن بگریزد. هنگامی که یک ذره به افق رویداد می‌رسد، دیگر راهی برای فرار ندارد و به ناچار به درون سیاه چاله سقوط می‌کند.

ناحیه داخلی سیاه چاله که در آن جرم جسم متمرکز شده و حدس زده می‌شود به علت انحنای بی‌نهایت فضا، زمان تا بی‌نهایت ادامه داشته باشد، «تکینگی» نامیده می‌شود. سیاه چاله ها را به علت کشش گرانشی بالا نمی‌توان همانند ستاره‌ها و سایر اجرام کیهانی رصد کرد.

بدین ترتیب، کیهانشناسان برای رصد سیاه چاله‌ها – به صورت غیرمستقیم – به تشخیص تشعشعاتی که این اجرام در هنگام بلعیدن سایر اجرام کیهانی دارند، اتکا می‌کنند.

استفان هاوکینگ در مورد سیاه چاله ها چه می‌گوید؟

سیاه چاله ها چگونه کار می‌کنند و کار آن‌ها در فضا چیست؟ فیزیکدانان و اخترشناسان بسیاری فعالیت‌های علمی خود را وقف پاسخ به این پرسش‌ها کرده‌اند.

در میان تمام دانشمندان، فیزیکدانان و اخترشناسانی که تاکنون در تلاش برای درک رفتار سیاه چاله‌ها در فضا بوده‌اند، نام «استفان هاوکینگ» می‌درخشد. هاوکینگ فیزیکدان بریتانیایی است که به صورت اختصاصی بر روی سیاه چاله‌ها مطالعه می‌کرد. او در بخشی از مطالعات خود در تلاش برای پاسخ دادن به این سوال بود: آیا می‌توان به یک سیاه چاله دما نسبت داد؟

محاسبات او منجر به مفهومی به نام «تابش هاوکینگ» شد. هاوکینگ نه تنها نشان داد که یک سیاه چاله ازخود انرژی ساطع می‌کند، بلکه نشان داد یک چاله فضایی به طرزی بی‌اندازه آهسته کوچک (منقبض) و درنهایت با تابش پرتو گاما منفجر می‌شود.

تابش هاوکینگ چیست؟

ایده تابش هاوکینگ بر این مفهوم استوار است که فضای خالی درواقع خالی نیست. شاید درک این مفهوم دشوار باشد. اگرچه فضای خالی فاقد جرم، ذره و یا حتی کوانتای انرژی - بسته انرژی - است، اما می‌توان به میدان‌های کوانتومی فکر کرد که در خلأ وجود دارند.

این میدان‌ها قادر هستند «ذرات مجازی» تولید کنند. ذرات مجازی به یک جفت ذره-پاد ذره گفته می‌شود که در طی واکنش یکدیگر را به سرعت از بین می‌برند. هاوکینگ توضیح می‌دهد که ذرات مجازی در فاصله بسیار نزدیک به افق رویداد یک سیاه چاله قادر به نابودی یکدیگر نیستند زیرا سیاه چاله همیشه یکی از ذرات را به درون خود می‌مکد و ذره دیگر به عنوان تابش هاوکینگ از اطراف سیاه چاله پراکنده می‌شود.

تابش هاوکینگ در واقع نتیجه چگونگی تأثیر گرانش بر فضا-زمان است.

آیا می توانیم تابش هاوکینگ را تشخیص دهیم؟

هاوکینگ موفق شد به سوال اصلی خود در مورد اینکه آیا می‌توان به سیاه چاله دما نسبت داد یا خیر، پاسخ دهد. بله! یک چاله در فضا دما دارد، اما این دما بسیار کم است.

هاوکینگ علاوه بر این نشان داد که مقدار انرژی آزادشده از یک سیاه چاله با جرم آن نسبت عکس دارد. به عبارت دیگر، هرچه جرم سیاه چاله بیشتر باشد، دمای کمتری دارد و در نتیجه میزان انرژی آزاد شده از آن نیز کمتر است.

به عنوان مثال، یک سیاه چاله درحدود جرم خورشید، دمایی در حدود 6e-8 کلوین (0.00000006) دارد، درحالی که یک ابر سیاه چاله با جرم چند میلیون برابر جرم خورشید، دمایی در حدود 1.4e-14 کلوین (0.000000000000014) دارد.

این دماها تنها کمی بالاتر از «صفر مطلق» هستند پس می‌توان آن‌ها را در مقایسه با دمای سایر اجرام کیهانی ناچیز درنظر گرفت. این امر نشان می‌دهد که سیاه چاله‌ها در فضا می‌توانند بسیار بیشتر از تمام اجرام دیگر باقی بمانند و پس از نابودی تمام سیاره‌ها و ستاره‌ها، کیهان فقط و فقط مملو از کهکشان‌هایی با جرم‌های مختلف خواهد بود.

از سوی دیگر، محاسبات تئوری نشان می‌دهد نمی‌توان سیاه چاله‌هایی با جرم کمتر از 2.5 برابر جرم خورشید در کیهان داشت. پس احتمال یافتن سیاه چاله‌های کوچک که بسیار داغ هستند از لحاظ تئوری وجود ندارد.

آیا سیاه چاله‌ نیز مرگ را تجربه می‌کند؟

هاوکینگ در مطالعات خود بر روی این اجرام مرموز کیهانی نشان داد سیاه چاله‌ها برای همیشه زنده نمی‌مانند و درنهایت به شکلی بسیار کند و آهسته تبخیر می‌شوند. او نشان داد تابش هاوکینگ سبب کاهش جرم سیاه چاله در بلند مدت می‌شود و سیاه چاله‌هایی که به طور فعال در حال جذب گاز و غبار موجود در اطراف خود نیستند، به آرامی کوچک شده و درنهایت ناپدید می‌شوند.

اما در نظر داشته باشید که بازه زمانی مورد نیاز برای این تبخیر چنان زیاد است که در تصور نمی‌گنجد. برای مثال، تبخیر کامل سیاه چاله کلان جرم می‌تواند ۱۰^۱۰۰ سال طول بکشد!

پارادوکس اطلاعات سیاه چاله

تبخیر جرم سیاه چاله در اثر تابش هاوکینگ مسئله‌ جدیدی با نام «پارادوکس اطلاعات» را در علم فیزیک مطرح کرد.

یکی از اصول اساسی مکانیک کوانتومی بیان می‌کند اطلاعات را نمی‌توان از بین برد. به عبارت دیگر، اگر اطلاعات کاملی در مورد یک سیستم از ذرات داشته باشیم، می‌توانیم با انجام محاسبات نسبتا پیچیده آینده و گذشته آن سیستم را بررسی و پیش‌بینی کنیم.

از سویی دیگر، از آنجا که ذرات با عبور از افق رویداد راهی برای بازگشت ندارند و محکوم به سقوط درون سیاه چاله هستند، پس اطلاعاتی که این ذرات با خود حمل می‌کنند، برای همیشه از دسترس خارج می‌شوند.

اگر این ذرات به همراه اطلاعاتی که با خود دارند، درون سیاه چاله دست نخورده باقی می‌ماندند، مشکلی پیش نمی‌آمد. اما مشکل اینجاست که سیاه چاله از طریق تابش هاوکینگ جرم خود را از دست می‌دهد. به عبارت دیگر، این اطلاعات نابود می‌شوند.

در این فرآیند که سیاه چاله به طور کلی ناپدید و اطلاعات آن نیز بلعیده می‌شود، قوانین مکانیک کوانتومی نقض می‌شود. تلاش برای یافتن پاسخ و حل پارادوکس اطلاعات تاکنون درهای جدیدی به روی علم فیزیک باز کرده است. فیزیکدانان عقیده دارند نظریه‌ای به نام «گرانش کوانتومی» قادر به حل این پارادوکس است.

سیاه چاله اولیه

علاوه بر انواع چاله فضایی که در بالا بررسی کردیم - آن‌ها برحسب جرم به سه دسته تقسیم می‌شوند - نوع دیگری از سیاه چاله نیز وجود دارد که «سیاه چاله اولیه» نام دارد.

همانطور که از نامشان حدس می‌زنید، سیاه چاله‌های اولیه تنها کسری از ثانیه پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) متولد شده‌اند. آن‌ها میلیاردها سال پیش از تولد اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها - یا حتی سیاه چاله‌هایی که در بالا بررسی کردیم - در عالم شکل گرفته‌اند. این سیاه چاله‌ها می‌توانند برداشت‌های ما از قوانین فیزیک و جهان هستی را متحول کنند.

کیهانشناسان عقیده دارند سیاه چاله‌های اولیه در اثر وجود ناهمگنی‌ها و ناهمسانگردی‌های موجود در عالم اولیه پدید آمده‌اند - هرچند که هنوز حتی یک سیاه چاله هم از عالم اولیه در آسمان رصد نشده است. هرچند تلسکوپ فضایی جیمز وب توانسته است سیاه چاله‌هایی بسیار قدیمی را کشف کند که دانسته‌های ما را از این چاله‌های فضایی مرموز زیرسوال می‌برند.

عالم اولیه

برطبق معروف‌ترین نظریه‌های کیهانشناسی، انفجار بزرگ آغاز و شروع عالم ماست. در این نظریه، سیاه چاله‌های اولیه تنها درحدود یک ثانیه پس از انفجار بزرگ شروع به شکل‌گیری کرده‌اند. محاسبات نشان می‌دهد هرچه یک سیاه چاله دیرتر شروع به شکل‌گیری کرده باشد، جرم بیشتری نیز دارد.

سیاه چاله های اولیه بسته به زمان تشکیل می‌توانند جرمی از چندین گرم تا چند میلیارد برابر جرم خورشید داشته باشند.

پس مطابق با آنچه در بالا توضیح داده شد، می‌توان انتظار داشت سیاه چاله‌های کوچک اولیه‌ای در عالم وجود داشته‌اند که ناپایدار بوده و تاکنون تبخیر شده‌اند. محاسبات نشان می‌دهد سیاه چاله‌های اولیه با جرم کمتر از یک میلیارد برابر جرم خورشید تاکنون تبخیر شده‌ و از بین رفته‌اند.

تصویر سیاه چاله

از آن زمان که نظریه آینشتاین در سال 1916 وجود سیاه چاله‌ها در فضا را پیش‌بینی کرد، اخترشناسان در تلاش بودند تا آن را مشاهده کنند. این تلاش‌ها زمانی شدت گرفت که این اجرام در سال 1964 و پس از در سال 1971 شناسایی شدند. از آن زمان تاکنون، اخترشناسان همواره تلاش کرده‌اند تا از این چاله‌های فضایی مرموز تصویربرداری کنند. آن‌ها درنهایت در سایت 2019 موفق به ثبت اولین تصویر سیاه چاله شدند.

اولین تصویر از یک سیاه چاله

اولین تصویر از یک سیاه چاله در سال 2019 توسط تلسکوپ «افق رویداد» گرفته شد. عکس خیره‌کننده سیاهچاله در مرکز کهکشان «M87»، دانشمندان سراسر جهان را به وجد آورد.

در فاصله بیش از 53 میلیون سال نوری از زمین، در قلب یک کهکشان بیضی شکل غول پیکر به نام «M87»، یک سیاه چاله در حال بلعیدن هرچیزی است که در فاصله نزدیکی قرار گرفته باشد – ستاره، سیاره، گاز و غبار. حتی نور نیز پس از عبور از افق رویداد نمی‌تواند از نیروی گرانش عظیم آن فرار کند.

دانشمندان و اخترشناسان در اولین تلاش خود برای ثبت اولین تصویر از سیاه چاله، به سراغ این جرم مرموز می‌روند – سیاهچاله مرکزی کهکشان M87.

جالب است بدانید هرچه فاصله جسمی که درتلاش برای رصد آن هستیم، بیشتر باشد، نیاز به تلسکوپ‌های بزرگتری برای مشاهده آن داریم. پس برای تصویربرداری از یک سیاه چاله با فاصله چند ده میلیون سال نوری نیاز به تلسکوپی در حدود ابعاد زمین داشتیم. از آنجایی که ساخت چنین تلسکوپ بزرگی امکان‌پذیر نیست، دانشمندان از یک روش جدید در رصد اجرام دوردست استفاده کردند.

آن‌ها 8 تلسکوپ رادیویی در نقاط مختلف زمین نصب و آن‌ها را باهم هماهنگ کردند – مجموعه این تلسکوپ‌ها را تلسکوپ افق رویداد می‌نامند. در این پروژه بیش از 300 دانشمند از 13 موسسه علمی در دنیا با یکدیگر همکاری کردند. پس از آنکه این تلسکوپ‌ها داده‌ها را جمع‌آوری کردند، اخترشناسان با کنار هم قرار دادن اطلاعات بدست آمده موفق شدند اولین تصویر یک سیاه چاله فضایی را منتشر کنند. این تصویر را در زیر مشاهده می‌کنید.

نور در اطراف این سیاه چاله خمیده شده است که نشان از گرانش شدید این چاله فضایی غول‌پیکر دارد – این خمیدگی صحت نظریه نسبیت عام آینشتاین را نشان می‌دهد. آلبرت آینشتاین در نظریه نسبیت عام پیش‌بینی کرده بود گرانش قوی سیاه چاله قادر است مسیر حرکت نور را خمیده کند. این اجرام همچنین قادر هستند گرد و غبار فوق گرم محیط میان کهکشانی را به درون خود جذب کنند.

دومین تصویر؛ چاله غول‌پیکر کهکشان راه شیری

پس از ثبت موفقیت‌آمیز تصویر سیاه چاله مرکزی کهکشان مسیه 87، نوبت به سیاه چاله مرکزی کهکشان راه شیری رسید. اخترشناسان عقیده دارند که تقریباً هر کهکشان دارای یک سیاهچاله کلان جرم در مرکز خود است.

همانطور که گفتیم سیاه چاله مرکزی کهکشان راه شیری *Sagittarius A نام دارد. این چاله غول‌پیکر فضایی با جرمی در حدود 4 میلیون برابر جرم خورشید، همانند سیاه چاله مرکزی مسیه 87 در حال خم کردن فضا-زمان است. سیاهچاله کهکشان راه شیری در حدود بیست و هفت هزار سال نوری از ما فاصله دارد.

«فریال اوزل» یکی از دانشمندان این پروژه پس از انتشار تصویر سیاه چاله مرکزی کهکشان راه شیری گفت: «به نظر می‌رسد سیاه چاله‌ها دونات‌ها را دوست دارند.»

او ادامه داد: «شباهت تصویر جدید با تصویر سیاه چاله مسیه 87 نشان می‌دهد که تصویر قبلی بدون انجام خطا به‌دست آمده است.» او با اشاره به اینکه کهکشان مسیه 87 حدود 1500 برابر بزرگتر از کهکشان راه شیری است، شباهت تصویر سیاه چاله‌های این دو کهکشان را نکته‌ای شگفت‌انگیز دانست. این تصویر را در زیر مشاهده می‌کنید.

دو تصویری که در بالا مشاهده کردید، تصاویر واقعی از سیاه چاله‌ها هستند که برای ثبت آن‌ها تلاش بسیاری صورت گرفته است. این تصاویر را می‌توان دستاوردهایی حیرت‌انگیز در علم اخترشناسی دانست.

سخن پایانی

تا کمتر ازیک قرن پیش، حتی خلاق‌ترین ذهن‌های دنیای فیزیک و اخترشناسی نیز نمی‌توانستند وجود چاله‌هایی چنین حیرت‌انگیز را در فضا تصور کنند. نظریه نسبیت عام آینشتاین وجود چاله‌های فضایی را پیش‌بینی می‌کرد؛ اما از نظر دانشمندان، این غول‌های مرموز چیزی جز یک پاسخ ریاضیاتی برای معادلات نسبیت عام نبودند.

کشف اولین سیاه چاله در سال ۱۹۶۴، بازی را تغییر داد. سیاه چاله‌ها نه تنها واقعی بودند، بلکه بسیاری از دانسته‌های ما را درباره فضا و ماهیت پدیده‌های آن زیرسوال می‌بردند.

در این مقاله خواندیم که یک سیاه چاله چیست و چگونه به وجود می‌آید، و ساختار و طرز کار آن را در فضا بررسی کردیم. دیدیم که چاله‌های فضایی عمر جاودانه ندارند و تابش هاوکینگ باعث می‌شود جرم خود را از دست بدهند و سرانجام نابود گردند.

بسیاری از حقایقی که از سیاه چاله‌ها می‌دانیم نظریات بنیادی ما را زیرسوال می‌برند. برای مثال، تابش هاوکینگ با اصول بنیادی نظریه مکانیک کوانتومی در تضاد است و باعث به وجود آمدن پارادوکس اطلاعات می‌شود. بسیاری از دانشمندان ترکیب نظریه‌های نسبیت و مکانیک کوانتومی در نظریه گرانش کوانتومی را کلید حل این پارادوکس و کشف دیگر حقایق بنیادی سیاه چاله‌ها می‌دانند. به همین دلیل، می‌توان گفت که کشف ماهیت و چگونگی کارکرد سیاه چاله‌ها در فضا می‌تواند نقشی تعیین‌کننده در نظریه‌های بنیادی علم فیزیک و برداشت ما از کل عالم هستی داشته باشد.

بنابراین مطالعه در زمینه سیاه چاله‌ها، ویژگی‌های آن‌ها، شکل‌گیری و تحول این اجرام مرموز، همچنان بازار داغی در میان اخترشناسان و کیهانشناسان دارد. امیدواریم در آینده‌ای نه چندان دور با مطالعه عمیق‌تر سیاهچاله‌ها و به کمک داده‌های جدیدی که منتشر می‌شوند، به اطلاعات شگرف بیشتری در مورد این اجرام مرموز کیهانی دست پیدا کنیم.

سوالات متداول درباره چاله‌های فضایی