به کمک انیمیشن ناسا می‌توانید ابعاد حیرت انگیز سیاه چاله را بهتر درک کنید + ویدیو

انیمیشن ناسا عظمت سیاه چاله های کلان جرم را به‌رخ می‌کشد

انسان در مقایسه با کره زمین بسیار کوچک است و کره زمین نیز در برابر خورشید همچون نقطه‌ای ریز جلوه می‌کند. به‌همین خاطر تصور یک جرم آسمانی که مثلا ۲۰ میلیارد برابر خورشید باشد قطعا کار آسانی نیست. سیاه چاله های کلان‌جرم از جمله اسرار جهان هستی هستند و دانشمندان هنوز نمی‌دانند که آنها چطور به‌این عظمت رسیده‌اند. ابتدا بیایید نگاهی به انیمیشن جدید ناسا در رابطه با ابعاد سیاه چاله های کلان‌جرم داشته باشیم و بعد بیشتر به آنها می‌پردازیم.

اندازه‌گیری‌های مستقیم که البته اکثر انها به‌لطف تلسکوپ فضایی هابل انجام شده‌اند، حضور بیش از ۱۰۰ سیاه چاله کلان‌جرم را تایید می‌کند. البته توجه داشته باشید که اینها تنها موارد مشاهده شده هستند و تعداد سیاه چاله‌ های کلان‌جرم موجود در جهان مشخص نیست. جرمی اشنیت‌من از مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در رابطه با ابعاد بزرگ آنها توضیح جالبی دارد.

به‌باور وی وقتی دو کهکشان با هم برخورد می‌کنند، بسیاری از سیاره‌ها و ستاره‌ها از مدارهای اصلی خود خارج شده و برخوردهای شدیدی رخ می‌دهد. بزرگ‌ترین برخورد به سیاه‌ چاله های مرکزی کهکشان‌ها مربوط می‌شود. این اتفاق کاملا رایج است و مثلا کهکشان راه شیری و آندرومدا نیز ۴.۵ میلیارد سال دیگر با هم برخورد می‌کنند.

البته ناگفته نماند که ابعاد سیاه چاله ها متناسب با جرم فوق‌العاده زیاد آنها نیست. آنها متراکم‌ترین اجرام کیهان هستند. تراکم جرم در سیاه چاله آنقدر بالاست که دانشمندان برای توصیف تئوری آنها از نقطه‌ای یک‌بعدی با چگالی بی‌نهایت به‌نام تکینگی استفاده می‌کنند. همین چگالی وحشتناک باعث می‌شود که بافت فضا زمان در یک کره بسته خم شود. وقتی وارد مرز این فضا شوید، دیگر بازگشتی وجود ندارد. این مورد حتی در رابطه با بزرگترین اجرام جهان هستی صدق می‌کند.

در واقع وقتی ناسا در انیمیشن خود به ابعاد یک سیاه چاله کلان‌جرم اشاره می‌کند، منظور همان مرز سیاه چاله یا افق رویداد آن است. اندکی پیش از افق رویداد دیسک داغی شکل می‌گیرد. این دیسک داغ به‌خاطر گرمای زیاد می‌درخشد و افق رویداد را مشخص می‌سازد. هرچقدر یک سیاه چاله بزرگتر باشد، شعاع شوارتزشیلد آن بزرگتر خواهد بود. این میزان فاصله بین مرکز سیاه چاله با افق رویداد است.

به‌عنوان مثال اگر در انیمیشن ناسا سیاه چاله ای به‌جرم خورشید وجود داشت، شعاع شوارتزشیلد آن به‌تنها ۲.۹۵ کیلومتر می‌رسید. تا آنجایی که می‌دانیم کوچکترین سیاه‌ چاله ها با جرمی حدود ۵ برابر جرم خورشید شکل می‌گیرند. آنها نتیجه فروپاشی هسته یک ستاره بزرگ در پایان عمر طولانی‌اش هستند و سیاه چاله ستاره‌ای نامیده می‌شوند. ابعاد این دسته از ستاره‌ها حداکثر برابر با ۶۵ جرم خورشیدی است.

هرچند که انیمیشن ناسا از سیاه چاله های بزرگتر شروع می‌کند. اول از هم با سیاه چاله ای که درون یک کهکشان کوتوله به‌نام J1601+3113 قرار دارد، مواجه می‌شویم. جرم این سیاه چاله ۱۰۰ هزار برابر خورشید است و شعاع شوارتزشیلد آن نیز تقریبا اندکی کمتر از نصف خورشید می‌شود. سایه سیاه چاله به فضای اطراف افق رویداد نیز گسترش پیدا می‌کند و در نتیجه منطقه‌ای تاریک دو برابر ابعاد اصلی سیاه‌ چاله ایجاد خواهد شد.

بدین‌ترتیب در انیمیشن ناسا در رابطه با سیاه چاله های کلان جرمِ سایه اول تقریبا هم‌اندازه با خورشید است. همچنین در این ویدیو شاهد سیاه چاله کلان‌جرم کهکشان راه شیری یعنی Sagittarius *A نیز هستیم. جرم این سیاه چاله ۴.۳ میلیون برابر خورشید است. پس از آن نوبت به سیاه چاله *M87 می‌رسد. این غول فضایی جرمی معادل ۵.۳۷ برابر خورشید دارد و اولین تصویر بشر از یک سیاه چاله نیز از آن گرفته شده است.

کمی جلوتر شاهد حضور دو سیاه چاله در مرکز کهکشان NGC 7727 هستیم. این کهکشان از ترکیب دو کهکشان ایجاد شده است و به‌همین خاطر دو سیاه چاله را در قلب خود دارد. جرم یکی از آنها ۱۵۴ میلیون برابر خورشیداست و جرم دیگری به ۶.۳ میلیون برابر خورشید می‌رسد. تردیدی وجود ندارد که این دو سیاه چاله در نهایت با همدیگر ادغام خواهند شد و یک سیاه چاله غول‌پیکر را شکل می‌دهند.

وجود این دو سیاه چاله باعث شده که دانشمندان نظریه ادغام سیاه چاله ها برای شکل‌گیری سیاه چاله های بزرگتر را مطرح کنند. به‌گفته اخترشناسان این رویداد حیرت‌انگیز باعث ایجاد امواج گرانشی شدیدی خواهد شد. هرچند فرکانس آنها پایین است و تکنولوژی کنونی بشر نمی‌تواند آنها را اندازه‌گیری کند. در انتهای انیمیشن ناسا در مورد سیاه چاله های کلان‌جرم با یک مورد حیرت‌انگیز مواجه می‌شویم.

پیشتر دانشمندان گمان می‌کردند که از نظر تئوری یک سیاه چاله نمی‌تواند بیشتر از ۵۰ میلیارد برابر جرم خورشید باشد. هرچند در سال ۲۰۰۴ ابعاد یک غول واقعی در کیهان به‌نام TON-618 مشخص شد. این سیاه چاله ۶۶ میلیارد برابر خورشید جرم داشت و تمامی پیش‌بینی‌های اخترشناسان را رد کرد. با این جرم شعاع شوارتزشیلد آن به ۱۳۰۰ واحد نجومی می‌رسد.

برای مقایسه بد نیست بدانید که هر واحد نجومی تقریبا ۱۵۰ میلیون کیلومتر است که باعث می‌شود شعاع شوارتزشیلد آخرین سیاه چاله انیمیشن ناسا به ۱۹۵ میلیارد کیلومتر می‌رسد. مدار پلوتو تنها ۴۰ واحد نجومی است که یعنی این سیاه چاله می‌تواند حتی از فاصله فوق‌العاده زیادی کل منظومه شمسی را ببلعد. خوشبختانه نور ساطع شده از دیسک داغ اطراف آن فاصله ۱۰.۸ میلیارد سال نوری را با زمین نشان می‌دهد. بدین‌ترتیب فعلا این گوشه از جهان را خطری تهدید نمی‌کند.

انیمیشن ناسا به‌خوبی ابعاد سیاه چاله های کلان جرم و مخصوصا کوچک بودن زمین در برابر جهانی با این عظمت را نشان می‌دهد. آیا ممکن است ما در جهانی به‌این بزرگی تنها باشیم؟