سیاه‌چاله‌ها چگونه به وجود می‌آیند؟
مجله علمی ایلیاد - اصولاً موضوعات شگفت‌انگیزی در مورد سیاه‌چاله‌ها وجود دارد. شاید سیاه‌چاله‌ها هیولاهایی نامرئی و کمین کرده در فضا باشند که ستارگان در حال گذر از نزدیکی خود را می‌بلعند و بقایای آنها را در فضا پراکنده می‌کنند؛ اما هرچه که باشند، این اجسام کیهانی عجیب، دانشمندان و علاقه‌مندان را شیفته‌ی خود کرده‌اند. این اجسام کیهانی از کجا می‌آیند؟ چگونه به‌وجود می‌آیند؟ اساس قدرت ویرانگر آنها چیست؟
برای پاسخ به این سوالات، ابتدا یک پرسش اساسی‌تر را مطرح می‌کنیم؛ سیاه‌چاله چیست؟ «نتا باکال» فیزیکدان و ستاره‌شناس دانشگاه پرینستون نیوجرسی می‌گوید: «سیاه‌چاله‌ها در واقع اجسام یا نقاطی با جاذبه فوق‌العاده قدرتمند در فضا هستند که هیچ چیزی توانایی گریز از آنها را ندارد.» حتی امواج نوری نیز مغلوب شده و به درون آنها کشیده می‌شوند که دلیل تاریک و سیاه بودن سیاه‌چاله‌ها نیز همین موضوع است.
این اجسام عجیب، همانند ققنوس از خاکستر ستارگان مرده سر برمی‌آورند. هنگامی که ستارگان عظیم به پایان عمر خود نزدیک می‌شوند، هیدرژونی که طی فرآیند هم‌جوشی در آنها به هلیوم تبدیل میشود، تقریباً به اتمام می‌رسد؛ در نتیجه این ستارگان عظیم‌الجثه شروع به سوزاندن هلیوم می‌کنند و اتم‌های باقیمانده در آنها به عناصر سنگین‌تری تبدیل می‌شوند. این روند تا پیدایش عنصر آهن ادامه می‌یابد که در این هنگام، دیگر انرژی تولید شده، ناشی از هم‌جوشی هسته‌ای به اندازه‌ای نیست که انسجام لایه‌های بیرونی ستارگان را حفظ کند. بر اساس اطلاعات مرکز محاسبات فوق پیشرفته‌ی فیزیک نجوم دانشگاه صنعتی سوئین بورن استرالیا، این لایه‌های بیرونی به سمت داخل فرو می‌پاشند و سپس انفجاری عظیم و نورانی پدید می‌آید که از آن با نام «ابرنواختر» یاد میشود.
در ادامه، اما همچنان بخش کوچکی از ستاره باقی می‌ماند. معادلات نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی می‌کنند که اگر این بقایا، حدود ۳ برابر خورشید جرم داشته باشند، نیروی جاذبهی قدرتمند آنها همه چیز را در خود فرو خواهد برد و اجزای سازنده‌ی آن، چنان فشرده می‌شوند که یک نقطه‌ی بی‌نهایت کوچک با چگالی بسیار زیاد ایجاد خواهد شد. با این حال، قوانین شناخته شده‌ی فیزیک نمی‌توانند چنین رویدادهای پیچیده‌ای را توضیح دهند. به گفته‌ی باکال، در برخی از این نقاط، آنها در هم می‌شکنند و ما واقعاً نمی‌دانیم چه اتفاقی روی داده است.
تنها و به صرف وجود این بقایای ستاره‌ای، معمولاً این سیاه‌چاله بدون فعالیت خاصی باقی می‌ماند؛ اما چنانچه گاز و گرد و غبار در اطراف این اجسام وجود داشته باشد، این مواد به درون حفره‌ی سیاه‌چاله کشیده خواهند شد و در چنین شرایطی با گرم شدن این گازها و گرد و غبارها، انفجارهای نورانی رخ می‌دهد و همانند گرداب، حالتی چرخشی به خود می‌گیرد. بنا به گفته‌ی باکال، بلعیده شدن این ذرات گرد و غبار و گاز توسط سیاه‌چاله، موجب رشد آن خواهد شد. چنانچه دو سیاه‌چاله با هم مواجه شوند، جاذبهی قدرتمند هر یک از آنها دیگری را به سوی خود می‌کشد و در حالی که سیاه‌چاله‌ها به هم نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند، به دور یکدیگر می‌چرخند. با به هم پیوستن این اجرام، ساختار فضا-زمان مجاور آنها دچار ارتعاش شده و موج‌های گرانشی ساطع میشود. بر اساس اطلاعات موجود، در سال ۲۰۱۵ ستاره‌شناسان به وسیله‌ی تداخل‌سنج لیزری LIGO، چنین امواجی را شناسایی و کشف کردند.
باکال می‌گوید: «این اولین باری بود که ما موفق به مشاهده و اثبات وجود سیاه‌چاله‌ها شدیم. علاوه بر این، نتایج را باید تاییدی بر معادلات پیش‌گویانه‌ی اینشتین دانست.» بنا به گزارش‌ها، پیش از این، دانشمندان به شواهد غیرمستقیمی مبنی بر وجود سیاه‌چاله‌ها دست یافته بودند. به عنوان مثال، متوجه گردش ستارگان در مرکز کهکشان راه‌شیری به دور جسمی غول‌پیکر و نامرئی شده بودند. بنا به گفته‌ی باکال، چگونگی به‌وجود آمدن سیاه‌چاله‌های کلانجرم که میلیاردها بار از خورشید سنگین‌تر هستند، همچنان به عنوان یک مساله‌ی حل نشده باقی مانده است.
محققان معتقد هستند، این سیاه‌چاله‌های کلانجرم در آغاز پیدایش عالم نسبتاً کوچک‌تر بوده‌اند؛ اما در سیر تکاملی کیهان، این اجسام با جذب مقادیر بیشتری گاز و گرد و غبار و ادغام در یکدیگر، رشد کرده‌اند و چنین هیولاهای عظیمی را پدید آورده‌اند. البته از نظر باکال جزئیات این فرآیند، همچنان مبهم باقی مانده است.
اخترشناسان همچنین اجسامی به‌نام «اختروش» را مشاهده کرده‌اند که نورانی‌تر از هزاران کهکشان می‌درخشند و گمان می‌رود که نیروی آنها از سیاه‌چاله‌های کلان جرم، تامین میشود. عمر اختروش‌ها را تا یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ، یعنی سرآغاز پیدایش کائنات، تخمین می‌زنند و این موضوع ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است که چگونه چنین اجسام عظیمی به این سرعت شکل گرفته‌اند.
به گفته‌ی باکال، این موضوع واقعاً بر پیچیدگی‌ها و پرسش‌های موجود افزوده و موضوعات جذابی را برای تحقیقات فرآهم آورده است.
نوشته: آدام مان
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد