کيهان ما محل زندگي هيولاهايي حقيقي است
ما نمي توانيم آنها را ببينيم اما مي دانيم آنها وجود دارند
شما هيچ چيز به بزرگي و توانمندي و ترسناکتر از
سياه چاله نخواهيد ديد
سياهچاله ها مي توانند سياره ها، ستاره ها و هر چيز ديگري را
که زياد نزديک شود ببلعند
سياهچاله ها باعث سردردهاو سردر گمي هاي بي انتها براي فيزيکدانها هستند
چون آنها قوانين را در هم مي شکنند.
اما آنها قوانين خود را بر جهان تحميل مي کنند
آنها در مرکز توجه هستند
ما اکنون مي دانيم آنها بر
نحوه تکامل جهان حکمفرما هستند
تيم ترجمه سايت علمي بيگ بنگ bigbangpage.com
سياهچاله ها اعجاب برانگيز ترين اشيايي هستند
که در جهان وجود دارند
اثر گرانشي آنها مطلق است
هيچ چيز نمي تواند فرار کنند
آنها مي توانند کهکشان هاي کامل را ببلعند
سياه چاله ها زماني مورد استفاده داستان هاي علمي تخيلي بودند
امادر حال حاضر ما مي دانيم آنها واقعي اند
وقتي که من يک دانشجوي دکترا بودم
مردم به تمسخر سخن ميگفتند وقتي کسي در مورد سياه چاله ها صحبت ميکرد
انها مانند تک شاخ ها يا مثل موجودات افسانه اي هستند
ما اين رو يک موضوع خنده دار مي دانيم
مردم مي گويند "beam me up, Scotty." (نوعي اصطلاح امريکايي که به طعنه بکار برده مي شود)
خب ولي هيچ کس ديگر به اين واقعيت نمي خندد
بنابراين، آنها موضوع داستان هاي علمي تخيلي نيستند
گرچه هرگز روي يکي از آنها فرود نيامده ايم
ولي در حال حاضر شواهد کافي داريم که بگوييم آنها واقعا جايي در آنسوي عالم هستي وجود دارند
اين تصوير ممکن است از نگاه من وشما چيزي رو ثابت نکند
اما براي يک دانشمند ، اين را اثبات مي کند که سياه چاله ها وجود دارند
اين يک فيلم واقعي است که در آن يک سياه چاله در حال بلعيدن يک ستاره است
در صورت فلکي عقاب
سياهچاله ها هيولا هايي همه چيز خوارند
لکه هاي قرمز که مي بينيد گاز هستند
که از درون سوراخي ، به فضا پرتاب مي شوند
در نهايت در طول يک ميليون سال آينده
اين ستاره به طور کامل بلعيده خواهد شد و ناپديد مي شود
يک سياه چاله در واقع نقطه پايان همه چيز است
نقطه پايان يک ستاره است نقطه پايان ماده است
نقطه پايان انرژي است نقطه پايان گرانش است
يعني اونا واقعا بالاترين مقياسند
اگر چه آنها قدرت نابود کردن
همه چيز رو دارند
در ساختن کهکشان ها نيزنقش مهمي دارند
يک بخش حياتي از دستگاه بزرگ کيهاني اند
برخي از ستاره شناسان فکر مي کنند
آنها حتي مي توانند دروازه اي باشند به جهان هاي موازي
ما در حال حاضر وارد عصر طلايي پژوهش
در فيزيک سياه چاله ها شده ايم
آنها مي تواند کليدي باشند
به درک نحوه تولد جهان
شکل گيري آن و سپس مرگ آن
سياه چاله ها به يک معنا در واقع نشان دهنده
مرزهاي نجوم مدرن هستند
و آنها عقايد ما رادر مورد چگونگي شکل گيري کهکشان ها تغيير داده اند
و در واقع اينکه جهان چگونه کار مي کند
آنها در حقيقت قدرت خود را
از يکي از نيروهاي اوليه در طبيعت يعني گرانش ميگيرند
من ستاره شناسي رو آموزش ميدم
و ما به دانشجويان خود ياد ميديم
اصل اساسي گرانش اينست که گرانش همه چيز را مي مکد
راوي : جاذبه پاهاي ما رابر روي زمين نگه مي دارد
و سياره ما را در اطراف خورشيد در حال چرخش نگه ميدارد
اما در يک سياه چاله ، نيروي گرانش فراتر از همه چيز است
آنقدرقدرتمند است که هر چيزي در تيررس آن باشد ميمکد
حتي مي تواند پرتو هاي نور را خم کند که از ستاره هاي دوردست مي ايند
و در صورتي که نور
خيلي نزديک شود آن را ميبلعد
اين طورآن را در نظر بگيريد
تصور کنيد يک سياه چاله را به عنوان يک آبشار
گرانش مانند رودخانه است که به سمت آبشار جريان دارد
و يک باريکه نور مانند يک قايق مسابقه است
دور از آبشار جريان ضعيف است
و قايقسوار مي تواند دست و پا زدن در برابر آن ، از آن دور شود و فرار کند
اما نزديکتر به آبشار جريان قوي تر است
وقايق به سختي ميتواند فرار کند
لبه آبشارمانند لبه يک سياه چاله است
هر چقدر هم که قايق سوار تقلا کند قايق به درون آن کشيده ميشود
همين اتفاق در فضا رخ مي دهد
دليل اينکه سياه چاله ها اينقدر ويرانگر هستند اينست
که زماني که شما نزديک به آنها مي شويد
گرانش فوق العاده قويتر مي شود
آنقدر قوي اند که حتي نور را مي خورند
به همين دليل سياه چاله ها به رنگ مشکي اند
سياهچاله ها مانند هتل هستند
همه چيز چک ميشه و هيچ چيز ناديده گرفته نميشه
هر چيزي که بيش از حد نزديک مي شود محکوم به فنا است
سيارات ، ستاره ها حتي کل سيستم خورشيدي
فکر نکنيد اين پديده اي بسيار دوراز انتظار است
سياه چاله ها در همه جا حضور دارند
حتي در اينجا در منطقه کيهاني ما
ما اکنون مي دانيم انها مانند کوچ نشينان سرگرداني هستند
سراسر کهکشان راه شيري
آنها ممکن است
شما را از هر طرف احاطه کنند
و هيچ چيز پس نمي دهند
اگر به يکي از آنها نزديک شديد ، مراقب باشيد
راوي : اگر يک سياه چاله راه خود را در منظومه شمسي ما پيدا کند
منظومه ما را از هم جدا ميکند و در هم ميپيچد
هر نوع سياه چاله اي
که بتواند از منظومه خورشيدي عبور کند
تمام سيارات را به سمت خود خواهد کشيد
با نيرويي قوي تر از خورشيد
و به اين ترتيب بطور کامل
تعادل را در منظومه مختل ميکند
راوي : اين سياهچاله سيارات را از مدار خود منحرف ميکند
و آنها را در هم ميکوبد
اين يک فاجعه حماسي است It's a bull in a china shop. (اصطلاح امريکايي)
اگر به عنوان مثال به اندازه کافي نزديک به مشتري بشه
مي تونه تمام قمرهاي مشتري را به سمت خود بکشه
واز خود سياره دور کنه
ميتونه سياره ها را به اين طرف وآن طرف ببره
به همه طرف بکشه در حاليکه منظومه رو در هم ميپيچه
وهيچ چيز رواز اون به جا نگذاره
اگر يک سياهچاله به زمين نزديک شود
گرانش آن قادر است تمام سيارکها را از مدار خود جداکند
و آنها را به سوي سياره ما پرتاب کند
سطح زمين را تبديل به دوزخ ميکند
اين امر آغاز يک پايان خواهد شد
اول ،اتمسفر آن را فرو ميبرد
سپس خود سياره را
از بين بردن کل منظومه شمسي
توسط سياه چاله بسيارساده است
در حاليکه مجموعه بزرگي از اجرام را در بر ميگيرد
بطور باور نکردني سنگين است
براي اينکه تصوري ازسنگيني و فشردگي ان پيدا کنيد
زمين را تصور کنيد
حالا فرض کنيد آن را له و مچاله کنيم
تا زماني که آنقدر تنگ و فشرده شود
که حتي خود اتمها نيز فروپاشي شوند
هنگامي که قطر زمين فقط 2 اينچ شود
انوقت به چگالي يک سياه چاله رسيده ايم
اندازه اش در حد يک توپ گلف خواهد شد
با اين حال ، همان مقدار جرم و همان مقدار گرانش را خواهد داشت
چه چيزي باعث مي شود که جسمي
انقدر کوچک ، متراکم ، و قدرتمند شود؟
ما نيروهاي خارجي در اختيار نداريم ويا پيستون هاي بزرگي
که سياهچاله براي ما توليد کنند
بنابراين تنها راه واقعي شکل گيري سياهچاله ها اينست که
گرانش بتواند کار خود را انجام دهد
راوي : فقط يک مکان در جهان
است که ميتواند چنين گرانشي را ايجاد کند
و آن درون بزرگترين ستاره هاست
هنگامي که ستاره هاي با جرم 10 بار سنگينتر از خورشيد به انتهاي عمر خود ميرسند
نيروي جاذبه آنها ، آنها را در هم ميپيچد
يک انفجار بزرگ ايجاد ميشود و يک " ابر نو اختر " ميسازد ("supernova")
ولي برخي از ستارگان حتي بزرگتر از آنند
جرم اين ستارهاي فوق سنگين صد بار بيشتر از جرم خورشيد ماست
و جاذبه آنها 100 برابر بيشتر است
هنگامي که يکي از اين ستاره ها مي ميرد
عظيم ترين انفجار در جهان رخ ميدهد
يک هايپر نوا
و اين يعني تولد يک سياهچاله
جهان ما پر از ستاره است
بعضي از آنها در پايان عمر خود بي سر و صدا ميميرند
برخي ديگر در يک انفجار تماشايي
و برخي سياهچاله ها را بوجود مي آورند
اگر ستاره اي داشته باشيم
با جرم صد بار بيشتر از جرم خورشيد
در پايان عمر آن وقتي تمام سوختش به پايان ميرسد.
چيزي باقي نمي ماند که آن را بهم نگه دارد
و هسته آن فرو مي ريزد به درون يک سياهچاله
وقتي چنين اتفاقي مي افتد جاذبه عظيم
توليد شده در قلب ستاره پرجرم بسيار سرکش ميشود
اين يک ستاره در حال مرگ است با نام v.Y. Canis majoris.
بيش از ميليارد ها مايل دور از ما
مانند تمام ستاره ها ، يک راکتور هسته اي غول پيکر است
که انرژي را به بيرون ميگستراند
در همان حال نيروي گرانشي عظيم ستاره ،جرم آن را فرو ميکشد
در طول مليونها سال
همجوشي و جاذبه در حال تعادل بوده اند
اما هنگامي که ستاره سوختش تمام مي شود
واکنش همجوشي متوقف مي شود و تعادل از بين ميرود
گرانش موفق ميشود
در يک ميلي ثانيه
ابعاد هسته آن به کوچکتر از کسري از اندازه اصلي آن تبديل ميشوند
سياهچاله جوان متولد ميشود
و بلافاصله
شروع ميکند به بلعيدن آنچه از ستاره باقي مانده است
همينکه ماده شروع به چرخش به دور سياهچاله ميکند به حد غيرقابل تصوري داغ ميشود
و نيروهاي مغناطيسي و اصطکاکي ايجاد ميشوند
واين فقط قسمتي از آن چيزي است که
بالاي سطح يک سياهچاله اتفاق مي افتد مثل يک کابوس ميماند
سياهچاله بوجود آمده در مرکز
بدنه ستاره که در اطراف آن قرار دارد را مي بلعد
به حدي سريع گاز اطراف آن را ميبلعد که آن را متراکم و ملتهب ميکند
وبا انفجاري بزرگ پرتوهاي نور را در فضا منتشر ميکند
عمل بلعيدن بدنه ستاره در
مدت زماني به اندازه چند ميلي ثانيه رخ ميدهد
بحدي سريع اتفاق مي افتد که بقيه ستاره هنوز نمي داند
هسته مرکزي از بين رفته است
و به اين ترتيب در واقع ستاره از بين رفته است قبل از اينکه فرو بريزد
در نهايت ، ستاره منفجر ميشود
در يک ثانيه از اين انفجارانرژي آزاد ميشود که مقدار آن صد بار بيشتراست از
کل انرژي توليد شده توسط خورشيد در تمام طول حيات آن
آنچه باقي مانده است ، سياهچاله جواني است با دو فواره انرژي
که با سرعت نور در جهان پراکنده ميشوند
اين فواره هاي انرژي"انفجار اشعه ي گاما" ناميده مي شوند gamma rey burst
اين پديده انرژي بسيار زيادي آزاد ميکند
به لحاظ مقدار انرژي و توان
انفجار اشعه گاما بعد از بيگ بنگ دومين پديده پر انرژي شناخته ميشود
بسياري از آنها تنها چند ثانيه طول ميکشند
و آنها هر چيزي درسر راه خود را تبخير مي کنند
آنها به حدي شديد اند که اگر يک انفجار اشعه گاما
در نزديکي منظومه شمسي ما روي دهد
در يک دم تمام سياره ما را تبخير ميکند
خوشبختانه ، بيشتر انفجارهاي اشعه گاما در خارج از کهکشان ما رخ مي دهند
اما آنها به ما چيز مهمي مي گويند
در مورد سياه چاله ها و به طور کلي اينکه جهان ما چگونه کار مي کند
هر بارکه ميبينيم يک انفجار اشعه گاما روي ميدهد
در واقع فرياد تولد يک سياه چاله را ميشنويم
با شمارش انفجارهاي اشعه گاما ، ستاره شناسان مي توانند دريابند
چه تعداد سياه چاله در حال ايجاد است
در سال 2004 ، ناسا کاوشگري سريع به فضا پرتاب کرد
تا کيهان را براي يافتن انفجارهاي اشعه ي گاما جستجو کند
پنج
چهار
سه
دو
يک... موتور ها روشن شدند
وحالا ما کاوشگر سويفت را به فضا ميفرستيم
به ماموريتي که در آن هدف مطالعه و پژوهش در مورد انفجارهاي اشعه گاما است
که در گيتي روي ميدهد
اين يکي از قدرتمند ترين انفجارها ي اشعه گاما است
که کاوشگرسويفت تا کنون شناسايي کرده است
اين نور خيره کننده نشان مي دهد که يک سياهچاله جديد خلق ميشود
در آنسوي کيهان
سويفت فقط مي تواند کسري از آنچه رخ ميدهد را ثبت کند
با اين حال هر روز حداقل يک انفجار اشعه گاما را دريافت ميکند
اين کشف دنياي علم نجوم را ميلرزاند
ما زماني تصور ميکرديم سياهچاله ها مانند تکشاخ ها (موجودات افسانه اي) هستند
که هرگز نميتوان آنها را در دنياي واقعي يافت
ما اکنون بر اين باوريم که ميلياردها سياه چاله
در آسمان شب وجود دارد
هنگامي که در سراسر کهکشان ها مينگريم
روشن است که جهان پر از سياه چاله هاي قدرتمند است
يافتن سياه چاله ها يک چيز است
و اينکه بفهميم چگونه کار مي کنند
دو موضوع کاملا متفاوتند
تنها راه دانستن آن اينست که به رويارويي يکي از آنها برويم
در انصورت بايد با يک فضاپيما درسرتاسر فضاي گسترده سير کنيم
تا به يکي از آنها نزديک شويم
سپس بايد به درون آن برويم
آنجا شما مکاني ميابيد
جايي که واقعيت در هم ميشکند وزمان متوقف ميشود
ميلياردها سياهچاله در کيهان وجود دارد
ما آنها را توسط تلسکوپها و ماهواره ها شناسايي ميکنيم
ما در حقيقت نميدانيم آنها از نزديک به چه شکلند
راه درازي تا آنجا وجود دارد
اما دانشمندان در حال حاضر يک ماموريت
را طرح ريزي ميکنند به درون يک سياهچاله
يک سفر يک طرفه به خطرناک ترين مکان در جهان
در اصل
فيزيکدانان از وجود سياهچاله ها به وحشت افتادند
آنها ميخواستند سياهچاله ها وجود نداشته باشند
چون قوانين فيزيکي که ما ميشناسيم
در حضور سياهچاله ها نقض ميشوند
زمان متوقف ميشود
جاذبه بي نهايت مي شود
اين يک کابوس است
بديهي است ، ما نمي توانيم انسانها را به نزديکي سياهچاله بفرستيم
اما يک ربات؟ خوب ، بله ميشود
يک کاوشگر روباتيک مي تواند داده ها را به ما ارسال کند
درست قبل ازآنکه به لبه پرتگاه برسد
آن نقطه پرتگاه سياهچاله را "افق رويداد" ميناميم "event horizon."
لبه زمان و فضاي دنيايي که
که دست کم ما آن را ميشناسيم
ما از آن جهت آن را
افق رويداد ميناميم که
فضا را به دو ناحيه مجزا ميکند
و البته اين يک سطح فيزيکي نيست
ممکنه حتي حس نکنيد که در حال سقوط به درون آن هستيد
اما همينکه وارد آن شديد از ديد اين جهان فنا شده ايد
همينکه به افق رويداد نزديک ميشويد
گرانش بسيار قدرتمند ميشود
وچيزهاي عجيب شروع به رخدادن مي کنند
ابتدا پاهايتان
چون پاه ها به سياهچاله نزديکترند
بنابراين گرانش قوي تري حس ميکنند
وچون سرتان از سياهچاله دورتر است
بنابر اين گرانش کمتري حس ميکند
پس آنچه روي ميدهد اينست که بدنتان کش مي آيد
پاهايتان با نيروي بيشتري نسبت به سرتان کشيده ميشوند
و شما مانند يک تکه اب نبات
از دو طرف کش مي اييد
نازک و نازکتر ميشويد
نزديک و نزديکتر ميشويد
و شما تحت تاثير فرايندي قرار ميگيريد که به آن "spaghettification" ميگوييم
مانند يک لوله دراز و نازک ماکاروني
به همين شکل کاوشگر رباتيک ما کش مي آيد
وسپس اجزاي آن از هم گسسته ميشوند
اما فرض کنيد کاوشگر رباتيک ما آنقدر قوي است
که سالم ميماند و به پيش ميرود
همينکه به افق رويداد نزديک ميشود همه چيز جنون آميز ميشود
گرانش به حدي قوي است که زمان را متوقف ميکند
ما فکر ميکنيم زمان بي پايان است
از طرف ديگر در محدوده يک سياهچاله چنين به نظر مي آيد که متوقف ميشود
چنين چيزي مسخره به نظر ميرسد اما اين اتفاقي است که روي ميدهد
محاسبات رياضي اين را نشان ميدهند
در حقيقت اين در تاروپود جهان نقش بسته است
اگر از راه دور به آن نگاه کنيد
کاوشگر رباتيک کند ميشود
همينکه به سياهچاله نزديک ميشود
وناگهان به طور کامل متوقف ميشود
کل فرايند ممکنست در زمان بسيار کوتاهي روي دهد
اما از بيرون
چنين به نظر ميرسد که کاوشگر کند تر ميشود
درحقيقت شما هيچگاه سقوط چيزي را به درون
لبه رويداد نميتوانيد ببينيد
آنها در سطح افق رويداد کاملا متوقف ميشوند
زيرا ساعت براي آنها بينهايت کند ميشود
در مقايسه با ساعت شما
در واقع کاوشگر به هيچ وجه متوقف نشده است
از لبه رويداد ميگذرد و به راه خود ادامه ميدهد
اگر کاوشگر دوربينش را به
دروازه ورودي سياهچاله اشاره ببرد
نور را ميبيند که مکيده ميشود
اگر دوربين را به سمت مرکز نشانه ببرد ابتدا سياهي ميبيند
اما هرچه به مرکز سياهچاله نزديک ميشود
با عجيب ترين نقطه عالم روبرو ميشود
گرانش عظيم سياهچاله همه چيز را ميکشد
به نقطه بسيار کوچکي در وسط آن
دانشمندان آن را نقطه "تکينگي" مي نامند
مادر واقع نميدانيم در مرکز سياهچاله
چه روي مي دهد
چگالي به حدي زياد است
که قوانين فيزيکي را که ما ميشناسيم نقض ميکند
تکينگي نقطه نهايت گرانش است
جاييکه زمان و فضا بي معنا ميشوند
در حاليکه خيلي مسخره به نظر ميرسد
" تکينگي " در واقع کلمه اي است براي گفتن اينکه : نمي دانم
کلمه اي است براي بيان اينکه بگوييم هيچ سرنخي ندارم
در حال حاضر
دانشمندان بطور قانع کننده نميتوانند جواب اين سوال را بدهند که
سياهچاله چيست؟
کمي ناراحت کننده است که بدانيم
بيرون از اينجا اجسامي هستند
که قوانين فيزيک را نقض ميکنند
بايد قوانين بزرگتري وجود داشته باشند
که سياهچاله ها بر اساس آنها کار کنند
که سياهچاله ها از آنها تبعيت کنند
قوانيني که ما هنوز نميشناسيم
بسيار خب بنابراين چيزي که ما ميدانيم اينست که
سياهچاله ها ازستاره هاي در حال مرگ خلق ميشوند
وبيشتر آنها بسيار کوچکند با قطري در حدود 20 مايل
اما در حال حاضر دانشمندان سياهچاله هاي
بسيار بزرگتر را شناسايي کرده اند
آنها "ابرسياهچاله" ناميده ميشوند "supermassive black holes."
اندازه آنها در حدود کل منظومه خورشيدي ماست
و يکي از اين هيولا ها در مرکز کهکشان ما قرار دارد
منظومه خورشيدي ما در کهکشان راه شيري است
اين کهکشان داراي تعداد بسيار زيادي ستاره است از جمله خورشيد ما
همه در حال چرخشند به دور يک ناحيه شگفت انگيز
درست در مرکز
بچه هاي دبستاني سوال ميکنند
اگر ماه به دور زمين ميچرخد
وزمين به دور خورشيد
آنوقت خورشيد به دور چه چيزي ميچرخد؟
سوال خوبيست
وستاره شناسان هم همين را ميپرسند
شايد در مرکز کهکشان راه شيري رويدادهايي
در حال رخ دادن است
شايد يک سياهچاله دقيقا در وسط کهکشان قرار دارد
اما چون در واقع قادر به ديدن سياهچاله نيستند
بهترين کاريکه آنها مي توانند انجام دهند اينست که به دنبال نشانه هاي ثبت شده
با استفاده از تلسکوپ مادون قرمز باشند
آنها به مرکز کهکشان نگاه کردند
ودسته متراکمي از
ميليونها ستاره ها را شناسايي کردند
اما چيزي که در مرکز آنها بود قابل ديدن نبود
يک گروه تحقيقاتي ذر طول 15 سال به دنبال شواهد بودند
در ارتفاعات Mauna Kea واقع در جزاير هاوايي
تلسکوپ غولپيکر کک (Keck) اين توانايي را داشت
که مرکز کهکشان راه شيري را رصد کند
ناحيه اي که مادر پي شناسايي آن هستيم
که ثابت کنيم سياهچاله آنجا وجود دارد بطور باورنکردني کوچک است
کاملا شبيه به اينست که بخواهيم
به دنبال يک سوزن در انبار کاه بگرديم
البته با اين تفاوت که ميدانيم سوزن کجاست
پرفسور آندريا گز شب هاي بي شماري را سپري کرده است
در جستجوي مرکز کهکشان
براي يافتن نشانه اي از سياهچاله
براي انجام اين آزمايش
بايد قادر باشيد
ستاره هاي واقع در مرکز کهکشان را ببينيد
و موقعيت آن را با دقت بالا اندازه بگيريد
و اين معادل آن خواهد بود که
من بتوانم از لس آنجلس(غرب ايالات متحده)به شما توي نيويورک(شرق ايالات متحده) نگاه کنم
وحرکت ناچيز انگشتتان را تشخيص بدهم
همينکه تلسکوپ کک شروع به فعاليت مي کند
يک پرتو ليزراختلالاتي در جو را آشکار ميسازد
که تصوير را مختل ميکند
سپس موتورها آينه 30 فوتي را براي جبران اين اختلال تنظيم ميکنند
تصوير به اندازه کافي روشن است
به منظور رديابي ستاره ها در قلب کهکشان ما
پرفسور آندريا گز هزاران عکس را در 15 سال اخير گرفته است
و آنچه آنها نشان مي دهند شگفت انگيز است
ستارگان در مرکز کهکشان
در حال حرکت با سرعتي حدود ميليون ها مايل در ساعت هستند
مرکز کهکشان يک محيط بسيار متلاطمي است
سرعتي که ستاره ها با آن حرکت مي کنند
بسيار بالاتراست از هر جاي ديگر در کهکشان ما
و اين کاملا نشان مشخصي از وجود يک سياه چاله است
آنها مثل سيارات کوچکي هستند در حال چرخش به دور يک خورشيد نامريي
اما آنها سياره نيستند آنها ستاره اند
مفدار زيادي جاذبه لازم است تا
تا اين ستاره هاي غول پيکر را با چنين سرعتي ودر چنين دايره هاي کوچکي در گردش نگه داشت
تنها يک چيز درجهان وجود دارد با چنين کششي
يک ابرسياهچاله
تماشاي اين چيزها نشان دارد ازحضور
سياهچاله اي با جرم 4 ميليون برابر خورشيد ما
واقع در قلب کهکشان ما
اين يک کشف بزرگ است
همه چيز در کهکشان ما از جمله منظومه شمسي
به دور يک ابر سياهچاله ميچرخد
اما کهکشان راه شيري تنها کهکشاني نيست
که يک سياه چاله در وسط آن قرار دارد
ابر سياه چاله هاي بسيار پرجرم
در قلب بسياري از کهکشان ها وجود دارند
کهکشان آندرومدا نزديکترين همسايه ماست
اين کهکشان نيز به دور يک ابر سياهچاله
با وزن 140 ميليون باربيش از خورشيد ما ميچرخد
کهکشان هاي ديگر مانند اين يکي M87
سياه چاله اي با وزني معادل 20 ميليارد برابر خورشيد دارد
چگونه سياه چاله ها چنان بزرگ ميشوند؟
و آنها در مرکز کهکشان ها چه ميکنند؟
براي پاسخ ، ما بايد به عقب برگرديم نزديک به 14 ميليارد سال پيش
به ابتداي خلقت جهان
در آن زمان
در اثرانفجار بيگ بنگ جهان پر شد ازابرهايي از گاز
در بعضي از نقاط
اين گاز به اندازه کافي غليظ شد و ميليون ها ستاره را تشکيل داد
سياري از اين ستارگان جديد بسيار پرجرم بودند
بسيار داغ بودند
و سپس منفجر شدندو تعداد زيادي از سياه چاله ها را بوجود آوردند
جهان اوليه يک مکان سرکش بود
که در آن مناطقي با جرم زياد
ديوانه وار فروپاشي ميشدند
و سياه چاله ها توليد ميکردند
و ، در واقع ، جهان اوليه ممکن است
پر از سياهچاله هاي تازه متولد بوده باشد
گرانش بسياري از آنها را با هم تلفيق کرد
در سراسر جهان اوليه
انها با هم ادغام شدند سياه چاله هاي بزرگتر و بزرگتر ايجاد کردند
در طول صدها ميليون سال هر يک از سياه چاله بزرگ شد
گرانش آن قويتر شد گاز بيشتري را به خود جذب کرد
ستاره هاي جديد از گاز متراکم موجود در کهکشان اوليه متولد شدند
اما سياه چاله گاز بيشتري مکيد
تا آنجايي که به حد اشباع رسيد
و قدرتمند ترين شعله افکن در جهان را روشن نمود
يک کهکشان جوان يک خوشه عظيم از ستاره است
ستارگاني که از ابرهاي گاز تشکيل شده اند
در مرکز کهکشان جديد
يک ابر سياهچاله است که از گاز تغذيه ميکند
بزرگ و بزرگتر ميشود
شما مي توانيد تصور کنيد
هنگامي که يک کهکشان بسيار جوان است و هنوز هم در حال شکل گيري
يک ابر سياهچاله در مرکز در حال شکل گيري است
و گاز هنوز هم به داخل آن سقوط ميکند
وآن را شکل ميدهد
خب ، در نزديکي آن سياه چاله مرکزي
همه چيز بسيار داغ ميشود
آن مواد در حال گرم شدن هستند
حجم عظيم گاز به درون سياهچاله هجوم مي آورد
اما به حد اشباع ميرسد
و هيچ جايي براي گاز اضافي وجود ندارد
و چاره اي نيست جز اينکه به بيرون بريزد
پس بصورت فواره اي از انرژي به به فضا پرتاب ميشود
هر فواره 20 بار گسترده تر از منظومه شمسي است
وبه سرعت از درون کهکشان ميگذرد
دراين حال سياهچاله يک شبه اختر را شعله ور کرده است "Quasar"
شبه اخترها به معناي واقعي کلمه
نوراني ترين اجسام در کل هستي اند
نورآنها آنقدر شديد است که ميتواند کل کهکشان را نوراني کند
اين عکس واقعي است
ازيک شبه اختر واقعي در کهکشان m87
که 50 ميليون سال نوري از ما فاصله دارد
انفجار شبه اخترها مقادير عظيمي از گازرا آزاد ميکند
از کهکشان اطراف آن
معادل است با حجم 10 کره زمين در هر دقيقه
هنگامي که يک گاز حرارت داده شود
منبسط ميشود و بافشار به بيرون رانده مي شود
مانند بادي با فشار بسيار زياد
آن را باد سياهچاله ميگويند
گازي که از سياهچاله به بيرون دميده ميشود
سياهچاله گاز را ميمکد شبه اختر آن را بيرون ميدهد
اما در نهايت هيچ گازي باقي نمي ماند که ستاره تشکيل دهد
و کهکشان رو به رشد متوقف مي شود
بنابراين ما فکر مي کنيم اندازه نهايي
که يک کهکشان مي تواند دستيابد
وابسته است به سياهچاله مرکزي آن
اين دو بهم کاملا مربوطند
بدون وجود گاز فوارهاي شبه اخترها کوچک ميشوند و از بين مي روند
آنچه مانده است يک ابر سياهچاله است
در مرکز کهکشان با کلي از ستاره هاي جوان
درست مانند کهکشان راه شيري ما زماني که جوان بود
در ابتداي کار کهکشان راه شيري
هنگامي که يک کهکشان جوان بود احتمالا يک شبه اختربوده است
احتمالا هر کهکشان بزرگ ابتداي کار يک شبه اختر بوده
اما در حال حاضر کهکشان ما به اندازه کافي پير شده است
که آرام شده و تلاطم اوليه را ندارد
در حال حاضر ستاره شناسان در جستجوي شبه اخترها هستند
وهمچنين سياهچاله ها
تا بفهمند آنها چگونه کار مي کنند
رصدخانه چاندرا يک تلسکوپ فضايي است
که ميتواند پرتوهاي پر انرژي ايکس را که از شبه اخترها مي آيند ، شناسايي کند
و تا کنون هزاران پرتو را شناسايي کرده است
اين تصاوير قابل توجه نشان مي دهد
شبه اخترها از انواع اشکال و اندازه ها پرتو افکني ميکنند
هر کدام نشان از وجود
يک کهکشان جوان دارد با سياهچاله اي در مرکز آن
اين شبه اختر ها در نهايت ارام خواهند شد
وکهکشان تشکيل شده از آن آرام آرام شکل نهايي خود را مي يابد
به نظر من کهکشانها مانند انسانها هستند
زماني که آنها جوان هستند ، فعالند
و هرچه از عمر آنها ميگذرد آرامترمي شوند
ما اکنون مي دانيم ابر سياهچاله ها
وشبه اخترهايي که آنها ميسازند کهکشان حاصل را کنترل ميکنند
سياهچاله ها موضوع محوري در درک چگونگي شکل گيري کهکشانها هستند
آنها کليد درک چگونگي سير تکاملي جهان در طول زمانند
پس در واقع آنها بيشتر از يک نقطه تاريک هستند
آنها موضوعات اساسي در شناخت
ساز و کار کهکشانها و کل نظام هستي اند
تنها راه براي پيدا کردن اطلاعات بيشتر در مورد سياه چاله ها
اينست که از فاصله نزديکتر آنها را مشاهده کرد
واز آنجايي که رودرويي مستقيم ، خب ، راه مناسبي نيست
ستاره شناسان در تلاشند وسيله اي بسازند
که ازابر سياهچاله مرکزي کهکشان ما عکس بگيرد
براي اين کار
به تلسکوپي به بزرگي خود زمين نياز است
يک ابرسياهچاله مرکزي
در قلب کهکشان ما وجود دارد
که توسط خوشه هاي عظيم ستاره پنهان شده است
که اطراف آن ميچرخند
اما به زودي اميدواريم بتوانيم آن را ببينيم
ديدن لازمه باور کردن است
خيلي تماشايي ميشد اگر ميتوانستيم آنجا برويم
رودر رو در لبه رويداد
سياهچاله مرکزي کهکشان راه شيري
و اين براي ما همان جام مقدس است
در مرکز بيشتر کهکشانها
يک سياهچاله مرکزي وجود دارد
ما تنها مي دانيم آنها وجود دارند
به اين دليل که ستارهاي اطراف آنها
با سرعتي در حدود ميليون ها مايل بر ساعت حرکت ميکنند
اما ممکن است راهي وجود داشته باشد
که بتوان از لبه رويداد يک سياهچاله
عکس گرفت
شيب دوئلمن و گروهش در حال تلاش براي گرفتن يک تصويرهستند
تا کليت آن را نشان دهند
ما درواقع به دنبال سايه يا
شبح يک سياهچاله ايم
درون اين ابر گاز که در چرخش در اطراف آن است
چنين تکنيکي که ما از آن بهره ميگيريم
بهترين ايده ايست که به نظر ميرسد
براي عکسبرداري از ناحيه اي در جهان
که کاملا از ديد ما پنهان است
تلسکوپ هاي نوري
به طور مستقيم نميتوانند از سياهچاله عکس بگيرند
اما توده گاز درخشان و فوق العاده گرم اطراف آن
امواج راديويي منتشر ميکنند که از آنها ميتوان براي عکسبرداري استفاده کرد
تلسکوپهاي راديويي بزرگ اين سيگنالها را دريافت ميکنند
آنتن در دوجهت ارتفاعي و سمت الراسي حرکت خواهد کرد
مثلا اين يکي: رصدخانه m.I.T در نزديکي بوستون
طول آن بيش از صد فوت است
به اندازه اي بزرگ است که ميتواند سيگنالهاي بسيار ضعيف راديويي را آشکارسازي کند
که از سياهچاله مرکزي کهکشان خودمان به ما ميرسند و حدود 25000 سال نوري از ما دوراست
اما به حد کافي بزرگ نيست که يک عکس بگيرد
بايد از چند نمونه مشابه استفاده کنيم
آنها را در چند نقطه در سراسر کره زمين قرار دهيم
ويک تلسکوپ مجازي بسازيم به بزرگي کره زمين
دوئلمن و گروهش راديوتلسکوپ ها را به هم شبکه ميکنند
در سراسر جهان ازهاوايي به شيلي وبه افريقا
وقتي کل شبکه به يکديگر متصل شود
آنها يک ديش مجازي را تشکيل ميدهند با قطر 10000 مايل
وقدرتي بيش از 500 برابر يکي از آنها
آنها فکر مي کنند به اندازه کافي قدرتمند خواهد بود
تا از افق رويداد ابر سياهچاله مورد نظر ما
عکس بگيرد
آنها سيگنالهايي را دريافت ميکنند
که از مرکز کهکشان مي آيند
هنگامي که ما شاهد اولين تشخيص سيگنالها بوديم
من به داشتم به صفحه کامپيوتر نگاه ميکردم
وبه خودم گفتم خداي من ، ما موفق شديم
ما واقعا توانستيم از چيزي به آن کوچکي عکس بگيريم
و اين دقيقا از افق رويداد به ما ميرسد
اين سيگنال ها هنوز هم خيلي ضعيف تر از آنند که يک عکس کامل را تشکيل بدهند
دوئلمن انتظار دارد در چند سال آينده
با وصل شدن تلسکوپ هاي بيشتر به شبکه ، کيفيت تصاوير بهبود پيدا کند
در نهايت شکل کلي سياهچاله بايد پديدار شود
اما باز هم از نزديک ديدن سياهچاله با صرفا مشاهده عکس آن ، بسيار متفاوت است
در آينده دور ممکن است ما به تکنولوژي دست پيدا کنيم
که بتوانيم وارد يک سياهچاله بشويم و از آن بگذريم
واز اين سفر جان سالم در ببريم
آنگاه ممکن است بالاخره به جواب اين سوال برسيم که
در قلب يک سياهچاله چه ميگذرد
برخي از دانشمندان معتقدند که
سياه چاله ها دروازه اي هستند
با اين قابليت که از آنجا به نقاط ديگر جهان سفر کرد
اين هنوز يک نظريه است
ولي محاسبات رياضي به نظراين را نشان ميدهد
که هنگاميکه شما وارد يک سياهچاله ميشويد
به آن معني نابود نميشويد بلکه
شما از درون يک "کرمچاله" ميگذريد
که در واقع يک دروازه ميانبر است که زمان و فضا را دور ميزند
شايد بتوانيم براحتي از نقطه اي به نقطه ديگر درطول جهان هستي سفر کنيم
ک متروي فضايي که ما آن را سياهچاله ميگوييم
اگر سياهچاله ها ميابر فضا و زمان باشند
يکي از جالبترين ايده هاي رمانهاي علمي تخيلي
به حقيقت تبديل ميشود
سفر در زمان امکان پذير است اما نه چندان عملي
منبع انرژي و مواد اوليه اي که شما نياز داريد
که دروازه يک کرمچاله را باز نگه داريد
بسيار دور از دسترس است
ما نمي توانيم آن را در آزمايشگاه توليد کنيم
اما اگر امکان داشت ميتوانستيم
از قدرت سياهچاله براي مشاهده ديروز استفاده کنيم
شايد نوادگان ما در آينده
در حال حاضر به اين فناوري دست پيدا کرده باشند
بنابراين اگر کسي يک روزدر خانه شما را زد
وادعا کرد
که نوه ي نوه ي نوه ي نوه ي نوه ي دختر شماست
زياد تعجب نکنيد
حتي ممکن است سياهچاله ها دروازه اي باشند به دنياهاي ديگر
طرف ديگر سياهچاله اي
ممکن است يک بيگ بنگ در حال اتفاق باشد
همينکه يک سياهچاله شکل ميگيرد و مواد باقيمانده ستاره در آن فرو ميريزد
شايد در طرف ديگر آن اين مواد از درون يک "سفيد چاله" به بيرون ميريزند
اين بيگ بنگ را به يادتان نمي آورد؟
اگر انفجار بزرگ تنها نقطه مقابل يک سياهچاله باشد
آنگاه شايد جهان ما نيز بهمين شکل خلق شده باشد
اگر شما در معادلات سياهچاله نگاه کنيد
و پارامتر هاي جهان را درون آن بگذاريد
يعني اندازه و جرم ماده جهان
متوجه ميشويد که جهان
جواب معادله يک سياهچاله است
به عبارت ديگر ، ممکن است ما درون افق رويداد يک سياهچاله باشيم
شايد ما واقعا درون يک سياهچاله زندگي ميکنيم
هر سياهچاله ممکن است منشاء
يک جهان کاملا مجزا باشد
اگر اين درست باشد
بيليون ها جهان وجود خواهد داشت
هر کدام پر از ستاره ، سياره ،زندگي و ... هستند
در کشفيات آينده خود به هرچه دست يابيم
در حال حاضر ميدانيم که سياهچاله ها همه جا حضور دارند
اندازه آنها ممکن است بزرگ باشد
و نقشي حياتي در تکامل جهان دارند
بيش از آنچه که تاکنون فکر ميکرديم
در حقيقت درک ما از جهان
جهاني که مارا احاطه کرده است
جهاني که با تلسکوپ ميبينيم
عميقا تحت تاثير
اين واقعيت است که سياهچاله ها همه جا حضور دارند
روزگاري بود که
مردم فکر ميکردند فيزيک سياهچاله ها
فقط يک رويايست
وحالامي دانيم آنها منشا همه چيزند
ما اکنون مي دانيم آنها
نقطه شروع تکامل جهانند
وقتي که من بچه بودم
سياه چاله ها فقط در در داستان هاي علمي تخيلي حضور داشتند
چيزي که
کشتي فضايي را نابود ميکرد
يا آن را به دام مي انداخت
اما حالامتوجه شده ايم که
سياهچاله مهمترين نقش يا
نقشهاي متعددي در تکامل جهان بازي ميکنند
اغراق نيست اگر بگوييم
اگر سياهچاله ها وجود نداشتند من وشما اينجا نبوديم
در واقع ما وجودمان را به سياهچاله ها مديون هستيم
داستان سياهچاله ها هنوز تمام نشده است
حقايق زيادي بايد آشکار شود
در مورد اين اشياي شگفت انگيز
شکل دهنده هاي جهان هستي
ترجمه از : رضا شعباني rezashaabani@ut.ac.ir