محمود روشن در گفت‌وگو با ایسنا با اشاره به اینکه سیاه‌چاله در چارچوب نسبیت مدرن، پایان یا آخرین مرحله عمر یک ستاره به شمار می‌آید، اظهار کرد: سیاه‌چاله در واقع یک ستاره مرده است که آن‌قدر فشرده شده که دیگر به شکلی که می‌شناسیم وجود ندارد و هیچ نوری نمی‌تواند از آن خارج شود. این ویژگی، تفاوت اصلی آن با سایر ستاره‌هاست. بنابراین می‌توان گفت سیاه‌چاله یک ستاره است، اما ستاره‌ای مرده.

وی افزود: اگر سیاه‌چاله را با ستاره‌های اصلی مقایسه کنیم، آن‌ها ساختار تحولی مشخصی دارند و از مرحله‌ای به مرحله دیگر می‌رسند یعنی از کوتوله سرخ به کوتوله سفید و سپس به ستاره نوترونی تبدیل ‌می‌شوند و همه این مراحل را طی می‌کنند. ستاره نوترونی یا سیاه‌چاله نیز همین مسیر را تا انتهای خط طی کرده است. نکته ویژه دیگر آن است که بسیاری از ستاره‌ها به سیاه‌چاله تبدیل نمی‌شوند. بنابراین هر جا گفته می‌شود سیاه‌چاله وجود دارد، منظور این است که ستاره اصلی تبدیل‌شده به سیاه‌چاله، ستاره‌ای بسیار سنگین بوده است.

عضو هیأت علمی دانشگاه فردوسی مشهد با تاکید بر اینکه امروزه می‌دانیم هسته مرکزی که رمبش می‌کند و در نهایت در ستاره‌های نوترونی یا سیاه‌چاله ساختار نهایی را می‌سازد، باید جرمش حداقل سه برابر جرم خورشید باشد، تصریح کرد: اگر خود ستاره را به‌طور کلی در نظر بگیریم، جرمی حدود ۲۰ برابر خورشید خواهد داشت. بنابراین ستاره‌ای به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود که به بیان ساده، جرمش بزرگ‌تر از حدود ۲۰ برابر جرم خورشید باشد، یا هسته مرکزی‌اش دو تا سه برابر جرم خورشید باشد. 

روشن خاطرنشان کرد: سیاه‌چاله با ستاره‌های دیگر یک تفاوت اصلی دارد و آن این است که دور سیاه‌چاله یک افق وجود دارد؛ محدوده‌ای که هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن فرار کند. ستاره‌های معمولی این‌گونه نیستند و به این محدوده افق رویداد گفته ‌می‌شود. ستاره‌های معمولی می‌توانند بسیار سنگین باشند، اما افق ندارند. سیاه‌چاله از این جهت بسیار ویژه است؛ یک ستاره مرده است، اما افقی دارد که واقعی، رصد شده و تأیید شده است.

سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای بسیار ریز هستند و تلسکوپ‌ها هنوز نمی‌توانند آن‌ها را ببینند

وی با بیان اینکه سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای بسیار ریز هستند و تلسکوپ‌ها هنوز نمی‌توانند آن‌ها را ببینند، اظهار کرد: اما سیاه‌چاله‌های مرکز کهکشان‌ها بسیار بزرگ‌اند و شناسایی آن‌ها بسیار دشوار است. برای نمونه، سیاه‌چاله کهکشان ام۸۷ چند میلیارد برابر جرم خورشید جرم دارد و افق بزرگی هم دارد، اما نسبت به اندازه خود کهکشان بسیار ریز است. به همین دلیل رصد آن‌ها با تلسکوپ‌ها کاری بسیار پیچیده است.

این استاد دانشگاه ادامه داد: با این حال، تلسکوپ ایونت هورایزن موفق شد سیاه‌چاله مرکز ام۸۷ را ببیند و تصاویر آن را منتشر کند. چند سال بعد نیز سیاه‌چاله ساجیتاروس در مرکز کهکشان راه شیری رصد شد. باید توجه داشت که خود سیاه‌چاله دیده نمی‌شود بلکه منطقه تاریک افق دیده می‌شود، زیرا دور آن گازهای افزایشی وجود دارد. به این منطقه تاریک، سایه سیاه‌چاله گفته می‌شود. این سایه برای کهکشان راه شیری و ام۸۷ دیده شده است. تلسکوپ ایونت هورایزن یک تلسکوپ رادیویی بسیار قوی است و حجم داده‌های سنگینی را پردازش می‌کند.

روشن با اشاره به اینکه تکینگی و افق رویداد از یکدیگر مستقل هستند، گفت: وقتی گفته می‌شود سیاه‌چاله تکینگی دارد، منظور فرمول ریاضی آن است که در نسبیت عام روابطی وجود دارد که در نقطه‌ای خاص، همه بی‌نهایت می‌شوند و فرمول‌ها از کار می‌افتند. جایی که روابط فیزیکی بی‌نهایت می‌شوند، تکینگی نام دارد. در نسبیت اینشتین به این نتیجه می‌رسیم چگالی داخل سیاه‌چاله بی‌نهایت است. چگالی مفهوم ملموسی برای عموم است؛ مثلاً در ستاره نوترونی، یک سانتی‌متر مکعب میلیاردها تن وزن دارد. سیاه‌چاله از این هم شدیدتر است و چگالی آن بی‌نهایت در نظر گرفته می‌شود.

وی افزود: اما فیزیکدان‌ها اعتقاد ندارند چگالی داخل سیاه‌چاله واقعاً بی‌نهایت است. این یک اتفاق ریاضی است و تکینگی در فیزیک نشان می‌دهد این تئوری ایراد دارد. در چگالی‌های بسیار بالا حتی نسبیت عام هم درست نیست و باید به دنبال نظریه دیگری به نام گرانش کوانتومی رفت که هنوز ساخته نشده است. بنابراین تکینگی سیاه‌چاله را می‌توان چگالی بسیار بسیار بالا دانست که از حوزه تصور فیزیک فعلی خارج است.

این فیزیکدان با بیان اینکه افق رویداد می‌تواند بدون تکینگی هم وجود داشته باشد، اظهار کرد: افق محدوده‌ای است که وقتی جسم سنگینی وجود دارد، از آن محدوده هیچ‌چیز، چه نور و چه هر چیز دیگر، نمی‌تواند از گرانش فرار کند. این مفهوم از دل نسبیت عام بیرون آمده است. حتی پیش از اینشتین، لاپلاس چنین کارهایی کرده بود. او با مفهوم سرعت فرار، مانند ۱۱ کیلومتر بر ثانیه در زمین، می‌گفت اگر جسمی آن‌قدر سنگین باشد که حتی با سرعت نور هم نتوان از گرانش آن فرار کرد، چه اتفاقی می‌افتد؟ این دیدگاه کاملاً نیوتونی بود، اما در نسبیت عام این مفهوم کامل‌تر و ثابت‌تر می‌شود.

روشن خاطرنشان کرد: در نسبیت عام، اگر جسمی گرانش زیادی داشته باشد و متمرکز باشد و چگالی بسیار بالایی داشته باشد، هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن فرار کند، غیر از تابش هاوکینگ که پدیده‌ای کوانتومی و مجزاست. بشر از طریق تئوری اینشتین متوجه شده در جایی که گرانش شدید باشد، اتفاقات عجیبی می‌افتد. درک مستقیم نسبیت خاص و عام دشوار است، اما مقایسه با گرانش نیوتنی و مسئله فرار نور یا ماده از جسم سنگین، عموم را به مفهوم سیاه‌چاله نزدیک می‌کند.

وی با تاکید بر اینکه سیاه‌چاله همه‌چیز را نمی‌بلعد، تصریح کرد: مثلاً در کهکشان ما، دور سیاه‌چاله مرکزی توده گازی وجود دارد که می‌چرخد. به دلیل اصطکاک، بخشی از این گازها به مرکز نزدیک می‌شوند و وارد افق می‌شوند. حتی اجسامی که کمی دورتر باشند نیز به سمت سیاه‌چاله کشیده می‌شوند و برنمی‌گردند؛ اما ستاره‌هایی مانند خورشید که در فاصله‌ای دور از سیاه‌چاله می‌چرخند، هیچ تأثیری نمی‌پذیرند. 

این استاد دانشگاه ادامه داد: سیاه‌چاله قرار نیست خورشید را به سمت خود بکشد. اگر سیاه‌چاله‌ای وجود داشته باشد و اجسام دور آن بگردند، رفتار آن با یک ستاره معمولی فرقی ندارد و آن جسم را به سمت مرگ نمی‌کشد و نمی‌بلعد. اما اگر به هر دلیلی مانند اصطکاک، جسمی وارد افق شود، بلعیده می‌شود. بنابراین سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگ در مرکز کهکشان‌ها هستند و کاری با نواحی و فاصله‌های دیگر ندارند.

انتهای پیام