فضا و نجوم

آیا واقعا در مرکز کهکشان‌ها سیاه‌چاله‌ای پرجرم وجود دارد؟

C8WZvQEW0AUYNiF
نوشته شده توسط مینو خوشرنگ‌باف

اگر آنچه که در مرکز کهکشان‌ها است واقعا سیاه‌چاله باشد، ستاره‌ها بی سروصدا در آن سقوط می‌کنند. اما اگر جسم پرجرم با ابعاد واقعی و دارای افق‌رویدادی با سطح سخت باشد، ستاره‌ها هنگام سقوط در آن در اثر برخورد با سطح سخت متلاشی خواهند شد. گاز ستاره متلاشی شده جسم بسیار پرجرم را احاطه کرده و برای مدتی خواهد درخشید. آیا دانشمندان چنین جسم درخشانی رصد کرده‌اند؟
ستاره شناسان دانشگاه تگزاس و دانشگاه هاروارد نشان دادند زمانی که ماده داخل سیاه‌چاله می‌افتد کاملا ناپدید می‌شود. نتایج آنها آزمون موفقیت‌آمیز دیگری برای تئوری عمومی نسبیت عام اینشتین است.
اکثر دانشمندان معتقدند سیاه‌چاله‌ها اجرامی با گرانش فوق‌العاده بالا هستند که هیچ چیز قادر به گریز از چنگ آن نیست. در مرکز هر سیاه‌چاله ناحیه‌ای به نام افق‌رویداد وجود دارد که طبق این باور، اگر جرمی به حد کافی به این ناحیه نزدیک شود، دیگر نمی‌تواند از گرانش آن بگریزد و به داخل آن خواهد افتاد. با وجود این باور گسترده، وجود افق‌رویداد هنوز اثبات نشده است.
پاوان کومار استاد اخترفیزیک از دانشگاه تگزاس گفت: «هدف ما در اینجا تبدیل تفکر افق‌رویداد به یک علم تجربی و کشف وجود یا عدم وجود افق‌رویداد است.»
چنین تصور می‌شود که سیاه‌چاله‌های پرجرم در مرکز اغلب کهکشان‌ها جای گرفته باشند. اما برخی نظریه‌پردازان معتقدند آن چیزی که در مرکز کهکشان‌ها قرار دارد، سیاه‌چاله نیست؛ بلکه یک جسم بسیار پرجرم عجیب‌تر از سیاه‌چاله است که با وجود جرم بالا به نحوی موفق به جلوگیری از فروپاشی گرانشی شده است.
تکینگی این جسم عجیب توسط افق‌رویداد احاطه شده است. این ایده بر نظریه‌های اصلاح شده نسبیت عام انیشتین متکی است. نظریه‌های اصلاح شده نسبیت عام انیشتین، نظریه‌هایی هستند که سعی در توصیف پدیده گرانش با روشی متفاوت از نسبیت عام دارند. این نظریه‌ها را می‌توانید با عنوان Alternatives to general relativity در اینترنت جستوجو کنید.

۴۵۴

 تصویر عبور یک ستاره از افق‌رویداد سیاه‌چاله‌ای در مرکز کهکشان. سیاه‌چاله به حدی بزرگ است که ستاره به طور کامل بلعیده می‌شود. اثرخمیدگی لنز گرانشی در اینجا نمایش داده نشده.  Credit: Mark A. Garlick/CfA

تکینگی بدون حجم است، در حالی که جسم فرونپاشیده سطح سخت خواهد داشت. بنابراین جسم نزدیک‌شده به سیاه‌چاله اصولا نمی‌توند وارد آن شود، بلکه به سطح سخت اطرافش برخورد کرده و نابود می‌شود.
کومار و ویبن لو دانشجوی او به همراه رامش نارایان از نظریه‌پردازان مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین  (CFA)با آزمایشی قصد دارند تعیین کنند کدام تئوری صحیح است.
کومار می‌گوید: « احتمال زیاد نمی‌دهیم یک سطح سخت در کار باشد. اما برای یافتن دلایل قطعی از وجود افق‌رویداد در اطراف سیاه‌چاله مرزهای دانش را به چالش می‌کشیم.»
تیم مطالعه کننده آنچه را که یک تلسکوپ از برخورد یک ستاره با سطح سخت یک جسم بسیار پرجرم در مرکز کهکشان خواهد دید، شبیه سازی کرد؛ گاز ستاره جسم را احاطه کرده و برای ماه‌ها و شاید سال‌ها باعث درخشش آن می‌شود.
اگر این تئوری درست باشد، آنها می‌دانند باید به دنبال چه چیزی باشند. تیم برای شروع آزمایش محاسبه کرد که این پدیده چند وقت یک‌بار در جهان نزدیک اتفاق می‌افتد.
لو گفت: «ما درصد ستاره‌های افتاده در سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم را تخمین زدیم. تمام کهکشان‌های نزدیک دارای چنین سیاه‌چاله‌ای هستند. اما ما تنها بزرگ‌ترین آنها را تحت نظر گرفتیم؛ سیاه‌چاله‌هایی با جرمی حدودا ۱۰۰ میلیون برابر جرم خورشید و شاید هم بیشتر. خوشبختانه در فاصله کمتر از چند میلیارد سال نوری از زمین میلیون‌ها از این سیاه‌چاله‌ها وجود دارد.»
آنها آرشیو رصدهای اخیر تلسکوپ پَن‌استارز را جستجو کردند. پن‌استارز تلسکوپی ۱٫۸ متری در هاوایی است که اخیرا پروژه بررسی نیمی از آسمان نیمکره شمالی را تکمیل کرده است. این تلسکوپ در پی یافتن «حالت‌های گذرا» از درخشش‌های کوتاه مدت، منطقه را طی ۳٫۵ سال بارها و بارها اسکن کرد.

PanSTARRS1_dome_small

لو گفت: «با توجه به نرخ ستاره‌های سقوط کننده در سیاه‌چاله‌ها و تعداد بالای سیاه‌چاله‌های موجود در جهان نزدیک، ما تعداد حالت‌های گذرایی را که باید تلسکوپ پَن‌استارز طی این دوره ۳٫۵ ساله آشکار می‌کرد، محاسبه کردیم. اگر تئوری سطح سخت درست باشد باید بیش از ۱۰ مورد کشف می‌شد.» اما آنها چیزی پیدا نکردند.
نارایان  می‌گوید: «کار ما بر این دلالت دارد که برخی و شاید تمام سیاه‌چاله‌ها افق‌رویداد دارند. هنگامی هم که ماده به سمت این اجرام عجیب کشیده می‌شوند واقعا از کیهان قابل دید ناپدید می‌شوند؛ دقیقا همان‌طور که انتظار می‌رفت. نسبیت عام از این آزمون هم با موفقیت بیرون آمد.»
این گروه، جستجو با تلسکوپ بزرگ‌تری را پیشنهاد داد. تلسکوپ پیمایشی سینوپتیکی بزرگ ۸٫۴ متری (LSST) که در حال ساخت در شیلی است. تلسکوپ LSST نیز مشابه تلسکوپ پَن‌استارز در پی یافتن تصاویری گذرا، با حساسیت بیشتری به طور پیوسته آسمان را پیمایش خواهد کرد.

درباره نویسنده

مینو خوشرنگ‌باف

دیدگاه شما چیست