سیاهچاله‌ها ما را می‌بلعند؟!

دکتر رفیعی به فراگیری دانش از منابع دست‌اول اعتقاد زیادی دارد و همین موضوع باعث شد پس از فارغ‌التحصیلی در مقطع کارشناسی‌ارشد، ابتدا به موسسه آیوکای هند و سپس به دانشگاه یورک کانادا برود تا در آنجا به استادان، ابزارهای پیشرفته و داده‌های مستقیم از بزرگ‌‌ترین رصدخانه‌های جهان دسترسی داشته باشد. دکتر رفیعی در سفری که بتازگی به ایران داشت، سخنران یک نشست علمی با محوریت سیاهچاله‌ها در مرکز آموزش نجوم ادیب اصفهان بود. در حاشیه این نشست فرصتی دست داد تا با او درباره موضوعات مختلف نجومی گفت‌وگو کنیم. رساله دکتری رفیعی به مبحث «سیاهچاله‌های پرجرم» اختصاص داشت و گفت‌وگو درباره سیاهچاله‌ها، یکی از بحث‌های محوری بود. آنچه در ادامه می‌خوانید گزیده‌ای از این گفت‌وگو است.

سیاهچاله‌ها و نادانسته‌های ما درباره آنها ازجمله مباحثی است که اکنون نه‌تنها ستاره‌شناسان بلکه بسیاری از مردم را مجذوب خود کرده است. سیاهچاله چیست و آیا واقعا پایانی سیاه برای زندگی ستارگان پرجرم است؟

اگر بخواهم ساده بگویم، سیاهچاله موجودی است که برای فرار از آن نیاز دارید با سرعتی سریع‌تر از سرعت نور حرکت کنید. چون طبق قانون طبیعت، هیچ چیزی نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور در خلأ حرکت کند، در نتیجه شما هیچ‌وقت نمی‌توانید از سیاهچاله فرار کنید. یعنی حدی وجود دارد که به آن افق رویداد می‌گویند. به محض این که از این حد عبور کردید، هیچ بازگشتی برای شما نخواهد بود و اگر بخواهید برگردید باید قوانین فیزیک را بشکنید و این غیرممکن است!

در خبرهایی که بتازگی درباره کشف امواج گرانشی منتشر شده است، گفته شده این امواج بر اثر ترکیب دو سیاهچاله به وجود آمده‌اند. یا هر از گاهی خبر از کشف یک سیاهچاله می‌شنویم. ستاره‌شناسان، این اجرام یا به قول شما این موجودات را چگونه شناسایی می‌کنند؟

زیبایی سیاهچاله‌ها در این است که یک جرم گرانشی هستند و روی محیط اطراف خودشان تاثیرگرانشی دارند. به همین ترتیب شما می‌توانید از تاثیر گرانشی این موجودات، آنها را شناسایی کنید. درست است که شما هیچ‌گاه نمی‌توانید سیاهچاله را مستقیم ببینید، اما می‌توانید تمام چیزهایی را که اطراف آن در حال چرخش هستند و بعد درون آن فرو می‌ریزند، ردیابی کنید و از طریق مطالعه این موارد جانبی، اطلاعات مختلفی از سیاهچاله‌ها به دست بیاورید. خود سیاهچاله هیچ تابش بخصوصی ندارد. فقط یک تابش هاوکینگ وجود دارد که آن هم به صورت نظری تایید شده، اما هنوز هیچ سیاهچاله‌ای را پیدا نکرده‌ایم که چنین تابشی از خود ساطع کرده باشد.

چرا مطالعه سیاهچاله‌ها برای اختر‌شناسان مهم و جذاب است؟ آنها چه چیز مهمی دارند؟

خود سیاهچاله‌ها شاید در نگاه اول به نظر موجودات مهمی نباشند؛ اما دلیل ما برای مطالعه آنها این است که علاقه‌مند هستیم کل عالم و قوانین فیزیک را بشناسیم؛ قوانینی که به تمام اتفاقاتی که در جهان آفرینش رخ می‌دهد، حاکم هستند. برای فهم بهتر این قوانین، برخی مشاهدات و آزمایش‌هایی انجام می‌دهیم و براساس نتایج آنها مدل‌سازی می‌کنیم. مدل‌سازی در پیش‌بینی‌ برخی رویدادها و پدیده‌ها به ما کمک می‌کند. این پیش‌بینی‌ها اگر درست باشند، تاییدی بر مدل ما هستند و در واقع توصیف درستی از طبیعت و عالم است.

سیاهچاله‌ها به این دلیل خیلی مهم هستند که در لبه مرز دانش ما قرار دارند. جایی که بیشتر مدل‌ها بسیار لرزان بوده و از خودشان در توصیف آنها ضعف نشان می‌دهند. قوانین گرانش نیوتن یا گرانش اینشتین، رفتار اجرام بزرگ و سنگین کیهانی را به زیبایی توصیف می‌کنند، اما در کنار این، مدل مکانیک کوانتومی یا نظریه میدان‌های کوانتومی را داریم که در واقع رفتار ذرات خیلی ریز و سبک را بررسی می‌کند. این رفتار کاملا در تضاد با رفتار اجرام بزرگ و سنگین هستند. این دو مدل هر کدام به طور مستقل و جدا از هم به زیبایی هر چه تمام‌تر کار می‌کنند، اما به محض این که بخواهیم این دو را به هم نزدیک کنیم، دچار اختلاف سلیقه شدید می‌شویم! تضاد بزرگی پیدا می‌شود و به نظر می‌آید تمایلی ندارند با هم ترکیب و ادغام شوند. سیاهچاله‌ها دقیقا در همین نقطه قرار دارند. اجرامی بسیار سنگین و در عین حال بسیار کوچک هستند.

معادلاتی که در نظریه گرانش اینشتین و میدان‌های کوانتومی وجود دارند، به طور جداگانه بخوبی جواب می‌دهند، اما وقتی با هم ترکیب می‌شوند، دچار برخی ناخود سازگاری‌های بسیار عمیق می‌شوند که ما به هیچ وجه نمی‌توانیم آنها را حل کنیم.

پس ما به داده‌های بیشتری نیاز داریم…

فقط داده‌ها نیستند. باید پای تخیلات را هم به میان کشیدکه چطور این مدل‌ها را کنار هم بگذاریم. هنوز دانش بشر به اندازه کافی نیست. حال اگر به پرسش شما برگردم باید بگویم مطالعاتی که در مورد سیاهچاله‌ها انجام می‌شود به ما کمک می‌کند بفهمیم این دو نظریه را چطور به هم نزدیک کنیم، اما در عین حال وجود این سیاهچاله‌ها کمک خیلی بزرگ دیگری می‌کند. ما نیاز داریم تحول عالم را هم بررسی کنیم. یعنی ببینیم با گذشت زمان شکل و شمایل جهان و اجرام آسمانی چطور تغییر می‌کنند. چه اتفاقی درون آنها می‌افتد و چگونه رشد می‌کنند. وقتی این کارها را انجام می‌دهیم، می‌فهمیم مدل‌ها براساس آن فرض‌های اولیه خیلی ساده ما‌ کار نمی‌کنند مگر این که بحث سیاهچاله‌های کلان جرم (ابرسیاهچاله‌ها) را به مدل‌های خود اضافه کنیم. این کار منجر به نتایجی می‌شود که ما در مشاهدات خود آنها را می‌بینیم و ثبت می‌کنیم.

وجود سیاهچاله‌ها شاید در قدیم به عنوان موجودی اضافه و خیلی زیبا دیده می‌شدند؛ اما امروزه به عنوان بخش جدانشدنی مدل‌های کیهان‌شناسی به حساب می‌آیند. یعنی اگر آنها را از مدل‌ها حذف کنیم، این مدل‌ها نمی‌توانند طبیعت را با دقت مناسب توصیف یا پیش‌بینی کنند.

‌ذهنیتی که درباره سیاهچاله در اذهان مردم وجود دارد این است اگر به آن نزدیک شویم، ما را می‌بلعد! براستی سیاهچاله‌ها موجودات بلعنده‌ای هستند؟!

سوءتفاهمی وجود دارد. این که همه فکر می‌کنند سیاهچاله‌ها چیزی را می‌بلعند. راستش اگر همین امروز شما خورشید را بردارید و به جای آن یک سیاهچاله بگذارید، هیچ تغییری در منظومه شمسی رخ نخواهد داد. تنها تغییری که رخ می‌دهد این است که سیاهچاله هیچ نوری تولید نمی‌کند و عملا چیزی به اسم روز نخواهیم داشت. زمین همان‌طور که قبلا به دور خورشید می‌گردید، به گردش خود ادامه می‌دهد با این تفاوت که الان به دور سیاهچاله می‌گردد. طول شبانه‌روز هیچ تغییری نخواهد کرد و هیچ اتفاق خاص دیگری نیز نخواهد افتاد، بجز این که فقط یک شب مطلق خواهیم داشت!

ما در حالت عادی داخل هیچ سیاهچاله‌ای فرو نمی‌رویم، مگر آن که به‌عمد خود را در محدوده افق رویداد آن قرار دهیم. این ذهنیت اشتباه است که اگر به دور سیاهچاله‌ای بچرخیم، در آن بلعیده می‌شویم. کلا برای این که به یک جسم یا موجود گرانشی نزدیک شویم باید چیزی به نام اندازه حرکت زاویه‌ای را از دست دهیم. همین حرکت زاویه‌ای است که باعث می‌شود ماهواره‌ها روی زمین سقوط نکنند، اما یک ماهواره معمولی که در ارتفاع پایین کار می‌کند را در نظر بگیرید، بعد از مدتی به خاطر برخورد با مولکول‌های جو سرعتش کم می‌شود و اگر موتورهایش را برای افزایش ارتفاع روشن نکند، به سمت زمین سقوط می‌کند. سیاهچاله‌ها هم دقیقا مثل زمین هستند. تا وقتی شما بخشی از سرعت‌ خودتان را بنا به هر دلیلی از دست ندهید، هیچ‌گاه داخل سیاهچاله نمی‌افتید.

البته باز هم باید تاکید کنم لازم است در افق رویداد آن سیاهچاله قرار بگیرید که آن هم به مرکز سیاهچاله بسیار نزدیک است و شما هیچ وقت به آن حد نخواهید رسید. زیرا تا قبل از رسیدن به آن محدوده، تحت تاثیر اختلاف گرانشی تغییر شکل داده و قبلا تکه‌تکه شده و به مولکول تبدیل شده‌اید. به عبارت بهتر قبل از بلعیده‌شدن، شما مرده‌اید!

متن کامل این گفت‌وگو در جام‌جم‌آنلاین منتشر شده است.

سیاهچاله به زبان ساده

به گزارش جام جم آنلاین،ستارگان بسیار پرجرم پس از مرگ به یک میدان گرانش بسیار بزرگ و قوی تبدیل می‌شوند که حتی نور (با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه) هم نمی‌تواند از آن فرار کند. به عبارتی دیگر سیاهچاله ناحیه‌ای از فضاست که مقدار بسیار زیادی جرم در آن تمرکز یافته و هیچ شیئی نمی‌تواند از میدان جاذبه آن خارج شود.