تینا مزدکی_سال گذشته، ستارهشناسان مجذوب یک سیارک فراری شدند که از جایی بسیار دورتر از منظومه شمسی ما در حال عبور بود. سرعت آن حدود ۶۸ کیلومتر بر ثانیه بود؛ یعنی کمی بیش از دو برابر سرعت زمین به دور خورشید.
حالا تصور کنید اگر آن جسم چیزی بسیار بزرگتر و سریعتر بود که با سرعت ۳۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکند؛ ما تا زمانی که نیروهای گرانشی شدید آن شروع به برهم زدن مدار سیارات بیرونی منظومه شمسی نمیکرد، متوجه آمدنش نمیشدیم.
شاید این حرف کمی مضحک به نظر برسد، اما در سال گذشته، چندین رشته از مدارک علمی دست به دست هم دادهاند تا نشان دهند چنین مهمانی غیرممکن نیست. اخترشناسان نشانههای واضحی از سیاهچالههای کلانجرم فراری دیدهاند که در حال دریدن کهکشانهای دیگر هستند و شواهدی پیدا کردهاند که نشان میدهد احتمالا سیاهچالههای فراری کوچکتر و غیرقابلشناسایی نیز در فضا وجود دارند.
تئوری سیاهچالههای فراری
داستان از دهه ۱۹۶۰ شروع شد، زمانی که روی کر (Roy Kerr)، ریاضیدان نیوزیلندی، راه حلی برای معادلات نسبیت عام اینشتین پیدا کرد که «سیاهچالههای در حال چرخش» را توصیف میکرد. این کار منجر به دو کشف حیاتی شد:
اول، «قضیه مو نداشتن» (No-hair theorem) به ما میگوید سیاهچالهها را تنها با سه ویژگی میتوان از هم تشخیص داد: جرم، چرخش (اسپین) و بار الکتریکی. دوم، با نگاهی به فرمول مشهور $E = mc^۲$ اینشتین، متوجه میشویم که انرژی دارای جرم است. در مورد یک سیاهچاله، راه حل «کر» به ما میگوید که تا ۲۹ درصد از جرم یک سیاهچاله میتواند به شکل انرژی چرخشی باشد.
راجر پنروز، فیزیکدان انگلیسی، ۵۰ سال پیش استنتاج کرد که این انرژی چرخشی میتواند آزاد شود. یک سیاهچاله در حال چرخش مانند باتریای است که میتواند مقادیر عظیمی از انرژی اسپین را آزاد کند. یک سیاهچاله میتواند حدود ۱۰۰ برابر بیشتر از ستارهای با همان جرم، انرژی قابل استخراج داشته باشد. اگر دو سیاهچاله با هم ادغام شوند، بخش بزرگی از این انرژی عظیم میتواند در چند ثانیه آزاد شود.
دو دهه محاسبات طاقتفرسای ابررایانهای لازم بود تا بفهمیم وقتی دو سیاهچاله در حال چرخش با هم برخورد و ادغام میشوند و امواج گرانشی ایجاد میکنند، چه اتفاقی میافتد. بسته به نوع چرخش سیاهچالهها، انرژی امواج گرانشی میتواند در یک جهت بسیار قویتر از جهتهای دیگر آزاد شود؛ امری که سیاهچاله جدید را مانند یک راکت در جهت مخالف پرتاب میکند. اگر چرخش دو سیاهچاله برخوردکننده به درستی همتراز باشد، سیاهچاله نهایی میتواند با سرعتی معادل هزاران کیلومتر بر ثانیه به فضا پرتاب شود.
درس گرفتن از سیاهچالههای واقعی
همه اینها تئوری بود، تا اینکه رصدخانههای امواج گرانشی LIGO و Virgo در سال ۲۰۱۵ شروع به شناسایی امواج گرانشی حاصل از برخورد جفت سیاهچالهها کردند. یکی از هیجانانگیزترین کشفها، «لرزشهای نهایی» (Ringdowns) سیاهچاله بود؛ لرزشی شبیه به دیاپازون در سیاهچالههای تازهشکلگرفته که اطلاعاتی درباره چرخش آنها به ما میدهد. هرچه سریعتر بچرخند، مدت بیشتری میلرزند.
مشاهدات دقیقتر نشان داد که برخی از جفت سیاهچالهها دارای محورهای چرخش تصادفی هستند و بسیاری از آنها انرژی چرخشی بسیار بالایی دارند. همه اینها نشان داد که سیاهچالههای فراری یک امکان واقعی هستند. آنها با حرکتی معادل ۱ درصد سرعت نور، از مدارهای منحنی ستارگان در کهکشانها پیروی نمیکنند، بلکه مسیرشان تقریباً مستقیم است.
مشاهده سیاهچالههای فراری در حیات وحش!
این ما را به مرحله نهایی میرساند: کشف واقعی سیاهچالههای فراری. جستجو برای سیاهچالههای فراری نسبتاً کوچک دشوار است. اما یک سیاهچاله فراری با جرمی معادل یک میلیون یا یک میلیارد برابر خورشید، هنگام عبور از یک کهکشان، اختلالات عظیمی در ستارهها و گازهای اطرافش ایجاد میکند.
پیشبینی میشود که آنها در مسیر خود ردی از ستارهها به جا بگذارند؛ درست مانند رد سفیدی که هواپیماهای جت در آسمان به جا میگذارند (Contrails). ستارهها از فروپاشی گاز و غباری شکل میگیرند که جذب سیاهچاله در حال عبور شدهاند. این فرآیندی است که با عبور سیاهچاله از کهکشان، ده ها میلیون سال طول میکشد.
در سال ۲۰۲۵، چندین مقاله تصاویری از خطوط ستارهای بهطور شگفتآوری مستقیم در کهکشانها منتشر کردند. به نظر میرسد اینها شواهد متقاعدکنندهای برای سیاهچالههای فراری باشند.
یک مقاله به رهبری پیتر ون دوکوم، اخترشناس دانشگاه ییل، کهکشان بسیار دوری را توصیف میکند که تلسکوپ جیمز وب از آن تصویربرداری کرده است. این تصویر یک رد درخشان به طول ۲۰۰ هزار سال نوری را نشان میدهد.
این رد، اثرات فشاری مورد انتظار از فشردهسازی گرانشی گاز را هنگام عبور سیاهچاله نشان میداد؛ در این مورد، شواهد حاکی از سیاهچالهای با جرم ۱۰ میلیون برابر خورشید است که با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکند.
گزارش دیگری یک رد مستقیم و طولانی را توصیف میکند که کهکشانی به نام NGC۳۶۲۷ را شکافته است. این یکی احتمالاً توسط سیاهچالهای با جرم ۲ میلیون برابر خورشید و سرعت ۳۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه ایجاد شده است. طول رد آن حدود ۲۵ هزار سال نوری است.
اگر این فراریهای غولپیکر وجود دارند، پسرعموهای کوچکتر آنها نیز باید وجود داشته باشند. سرعت آنها به راحتی برای سفر بین کهکشانها کافی است. بنابراین، سیاهچالههای فراری که کهکشانها را میدرند، عنصر جدیدی از جهان شگفتانگیز ما هستند.
غیرممکن نیست که یکی از آنها در منظومه شمسی ما ظاهر شود که نتایج فاجعهباری خواهد داشت. اما نباید خوابمان را برای این کشف تلخ کنیم؛ احتمال وقوع آن بسیار ناچیز است. این فقط راه دیگری است که نشان میدهد داستان جهان ما کمی غنیتر و هیجانانگیزتر از قبل شده است.
منبع: sciencealert
۲۲۷۳۲۳
نظر شما