در درون سیاه‌چاله‌ها چه خواهید دید؟

فراديد/ سياه‌چاله ناحيه‌اي از فضا-زمان است که جرم در آن فشرده شده است. اما اگر با يک فضاپيما به داخل آن سفر کنيد، چه خواهيد ديد؟ مارکوس وو به دنبال پاسخ اين سوال رفته است. چيزي در مورد «سياه‌چاله‌ها» وجود دارد که توجه شما را به خود جذب مي‌کند. درست است! گرانش سياه‌چاله آن‌قدر زياد است که حتي نور نيز نمي‌تواند از آن فرار کند. اما چيز ديگري در مورد آن وجود دارد؛ چيزي که به کمي تامل نياز دارد. شايد آن مورد همان تاريکي سياه‌چاله‌ها باشد. تاريکيِ مطلق و البته مرموزي که تمرکز شما را به درون خود جذب مي‌کند و حتي شما را کنجکاو مي‌کند تا کمي نزديک‌تر بياييد. سفر به اعماق سياه‌چاله‌ها سفري يک طرفه است، پس نيازي نيست نگران بليت برگشت باشيد! همين که از «افق رويداد» يعني همان جايي که نور اجازه گريز ندارد عبور کنيد، ديگر راه برگشتي نداريد. به احتمال فراوان، شما مرگي دردناک را تجربه خواهيد کرد. اگر تا اين جاي کار نترسيده‌ايد، بهتر است با هم به سراغ ماجراجويي يک سياه‌چاله برويم. در درون سياه‌چاله‌ها چه خواهيد ديد؟ زماني که سوخت يک ستاره بزرگ تهي مي‌شود، آن ستاره توان وزني خود را از دست داده و به يک سياه‌چاله تبديل مي‌شود. تنها ستاره‌هايي مي‌توانند به سياه‌چاله تبديل شوند که وزن کافي داشته باشند. در واقع ستاره‌هايي که حداقل 25 برابر خورشيد هستند مي‌توانند به سياه‌چاله تبديل شوند. به عبارتي ديگر، از هر هزار ستاره در کهکشان تنها يک ستاره قابليت تبديل شدن به سياه‌چاله را دارد. راه شيري حداقل 100 ميليارد ستاره دارد که با يک حساب سرانگشتي متوجه مي‌شويم که 100 ميليون سياه‌چاله بالقوه در راه شيري وجود دارد. اما نبايد فراموش کنيد که فضا خيلي بزرگ است. حتي اگر شما با سرعت نور هم حرکت کنيد، چندين هزار سال طول مي‌کشد تا به نزديک‌ترين سياه‌چاله برسيد. حتي اگر فرض کنيم که شما متخصص سفرهاي بين ستاره‌اي هستيد و از طريق «کرم‌چاله» يا «حرکت مافوق نور» به يکي از همين سياه‌چاله‌ها برسيد. چه چيزي خواهيد ديد؟ گشتي در سياه‌چاله کار خاصي نيست. يک سياه‌چاله‌ي تنها کاملا سياه است! اگر در آن بچرخيد، متوجه خواهيد شد که کروي است و اصلا شبيه سياه‌چاله‌هاي مسطح کارتون «رودرانر يا ميگ ميگ» نيست. اگر هم بچرخد (که احتمالا هم مي‌چرخد، چون هر چيزي در جهان با درجه‌اي خاص مي‌چرخد)، نتيجه مي‌گيريم که ميانه اين کره کمي کشيده‌تر است و با يک کره کامل متفاوت است. براي اينکه بحث خيلي هم خشک و علمي نشود، به مرکز راه شيريِ خودمان مي‌رويم. جايي که يک «سياه‌چاله کلان جرم» با اندازه تقريبي چهار ميليون برابر جرم خورشيد وجود دارد. گرانش سياه‌چاله ميزان زيادي گاز و غبار فضايي را به خود جذب کرده است که به صورت يک ديسک حرکتي مارپيچي دارد. همزمان با تحليل رفتن مواد، دماي حاصل از گرماي اصطکاک تا ميلياردها درجه بالا رفته و تابش زيادي در پي آن توليد مي‌شود. علاوه بر آن، ذرات باردار و انرژي نيز از آن به بيرون جاري مي‌شود. در درون سياه‌چاله‌ها چه خواهيد ديد؟ اين ديسک نمايي زيبا خواهد داشت که البته نمي‌توان آن را مستقيم از درون سياه‌چاله مشاهده کرد، زيرا گازها و غبار فضايي آن را پوشانده است. اما مي‌توانيد ببينيد که چگونه گرانش سياه‌چاله نور اطراف را خم مي‌کند. در واقع سياه‌چاله با اين کار اثر بصري خود را بر روي مواد اطراف مي‌گذارد و «سايه سياه‌چاله‌اي» را به وجود مي‌آورد. گرانش نيز آن سايه را منحرف مي‌کند و کاري مي‌کند که پنج برابر سياه‌چاله اصلي به نظر برسد. در حالت عادي نور در خط‌هاي مستقيم حرکت مي‌کند، به شکلي که فوتون‌ها به سمت جلو پيش مي‌روند. اما در نزديکي سياه‌چاله، گرانش قوي فوتون‌ها را به سمت خود مي‌کشد. فوتون‌ها نيز بالاجبار به دور آن مي‌چرخند. برخي از آن فوتون‌ها مي‌توانند فرار کنند و به چشمان ما (تلسکوپ‌ها) برسند. چيزي که ما مي‌بينيم، حلقه‌اي روشن است که هم‌مرز با سايه است. بخش مياني ديسک متشکل از مواد نيز با سرعتي نزديک به سرعت نور به دور سياه‌چاله مي‌چرخد. بنا به نظريه نسبيت انيشتين، اگر يک منبع نوري به سمت شما حرکت کند، روشن‌تر به نظر مي‌رسد. بنابراين ممکن است قسمت‌هايي از آن ديسک براي شما روشن‌تر به نظر برسد. زيبايي بي حد و حصر از آنجايي که نمي‌توان مستقيم سياه‌چاله را ديد، پس حتما سايه‌ي آن را همراه با هلال و حلقه‌ي روشن دور آن خواهيد ديد. برخي از دانشمندان مي‌گويند که ممکن است به دليل خروج گازها، غبار فضايي و ذرات باردار از زيبايي اين تصوير کمي کاسته شود. اما برخي ديگر مي‌گويند که تاثيري ندارد. در درون سياه‌چاله‌ها چه خواهيد ديد ستاره‌شناسان به ترکيب کردن 11 تلسکوپ قدرتمند که در حال حاضر روي زمين وجود دارد، قصد دارند تا براي اولين بار يک تلسکوپ غول‌پيکر بسازند تا براي اولين بار موفق به ديدن سياه‌چاله شوند. اين تلسکوپ عظيم که تجهيزات مرتبط با آن از قطب جنوب تا شيلي پخش شده «تلسکوپ افق رويداد» نام دارد و داده‌هاي حجيم آن توسط ابررايانه‌ها پردازش خواهد شد. شِپ دوِلمان ستاره‌شناس دانشگاه MIT مي‌گويد: «آن تلسکوپ به ما امکان بزرگنمايي را مي‌دهد که تاکنون در طول تاريخ بي‌سابقه بوده است. پيدا کردن پاسخ سايه سياه‌چاله از زمين مثل اين است که يک پرتقال را روي ماه شناسايي کنيد.» مراقب باشيد تجزيه نشويد! بهار امسال هفت تلسکوپ را آماده کردند. شپ اميدوار است که تا سال 2017 همه آن تلسکوپ‌ها آماده شوند تا مردم بتوانند مستقيم سياه‌چاله را ببينند. در واقع، مشاهده آن واقع سر و صدا خواهد کرد، زيرا هيچ مدرکي تاکنون مستقيما وجود سياه‌چاله‌ها را اثبات نکرده است. تمام مدارک و شواهدي که تاکنون يافت شده غيرمستقيم بوده است، براي نمونه تاثير گرانشي سياه‌چاله بر ستاره‌هاي اطراف نشان داده شده است. از اين طريق فيزيکدانان مي‌توانند رخدادهاي سياه‌چاله‌ها را بررسي و نظريه گرانشي انيشتين را مورد سنجش واقعي قرار دهند. با اين حال، ديدن يک منظره شايد کافي به نظر نرسد و شما هنوز هم بخواهيد درون آن برويد. اما متاسفانه فيزيکدانان دقيقا نمي‌دانند چه اتفاقي رخ خواهد داد. فرضيه متداول اين است که «اسپاگتي سازي» يا «اثر نودلي» اتفاق مي‌افتد. اما معناي آن چيست؟ اگر شما با اول با پا وارد سياه‌چاله شويد، سنگيني آن بيشتر از سر شما خواهد بود. به عبارت بهتر، ميزان گرانش در پا بيشتر از سر خواهد بود. اين اختلاف پيوسته بزرگ و بزرگ‌تر خواهد شد تا شما تجزيه شويد! اين کِشندگي گرانشي به سرعت تمام سلول‌ها، مولکول‌ها و اتم‌هاي بدن شما را متلاشي خواهد کرد. در درون سياه‌چاله‌ها چه خواهيد ديد؟ آيا افق رويداد مي‌تواند يک ديواره آتشين غول‌پيکر باشد؟ علم رياضي اينجا به کمک ما مي‌آيد. اگر سياه‌چاله نسبتا کوچک باشد، اسپاگتي سازي خيلي قبل‌تر از عبور از افق رويداد رخ خواهد داد. يادتان نرود که افق رويداد همان جايي بود که نور ديگر امکان فرار نداشت. اما اگر سياه‌چاله خيلي بزرگ باشد، به اين معنا که چندين ميليارد برابر خورشيد باشد، شما مي‌توانيد به سلامت از افق رويداد عبور کنيد و اسپاگتي سازي با تاخير انجام خواهد شد. اما در سال 2012، زماني که جان پولشينسکي و فيزيکدانان ديگر بر روي اين مسئله کار مي‌کردند که آيا اطلاعات درون سياه‌چاله براي هميشه از بين خواهد رفت يا خير، متوجه شدند که سرنوشتي ديگر نيز محتمل است. آن‌ها گفتند که بر اساس مکانيک کوانتوم، افق رويداد به يک ديواره آتشين تبديل خواهد شد و زماني که شما از آن عبور مي‌کنيد به خاکستر تبديل خواهيد شد. بنابراين اصلا فرصت اسپاگتي سازي براي شما به وجود نخواهد آمد. اما برخي از فيزيکدانان ديگر با اين نظر موافق نبودند. بنا به اصل اول نظريه نسبيت انيشتين، شخصي که به درون افق رويداد مي‌افتد نبايد چيزي متفاوت از «شناور بودن در فضا» را احساس کند. ولي ديواره آتشين «اصل هم‌ارزي» را نقض مي‌کند. به همين دليل، فيزيکدانان هنوز اتفاق نظر بر سر اين مسئله نداشته و نظرات را يکي‌يکي بررسي مي‌کنند.