آیا میتوانیم به قلب سیاهچاله نزدیک شویم؟ – سایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: سیاهچالهها از اسرارآمیزترین اجرام در کیهاناند و دشواری مطالعهی آنها این شهرت را دوچندان کرده است.
به گزارش بیگ بنگ، از آنجا که این اجرام فوقالعاده چگال، نوری از خود ساطع نمیکنند تا بتوانیم آنها را شناسایی کنیم، ناچاریم با بررسی اثراتی که بر فضا- زمان اطراف خود میگذارند آنها را مطالعه کنیم. اما شاید راه دیگری برای کشف رمز و راز این غولهای کیهانی وجود داشته باشد.
“کسیمو بامبی” اخترفیزیکدان دانشگاه فودان چین، میگوید: «دنبال راهی کاملاً جدید برای مطالعهی سیاهچالهها بودم، و ناگهان دریافتم که یک مأموریت میانستارهای به نزدیکترین سیاهچاله اصلاً غیرواقعبینانه نیست، اما تاکنون هیچکس چنین چیزی را پیشنهاد نکرده بود.» سیاهچالهها قویترین میدانهای گرانشی در جهان را دارند، آنقدر قوی که حتی نور نیز نمیتواند از چنگال آنها بگریزد. با اینکه تا حدی با رفتار آنها آشنا هستیم، حجم ناشناختههایمان از آنها به مراتب بیشتر از دانستههایمان است.
علاوه بر این، میدان گرانشی سیاهچالهها بهترین مکان در کل کیهان برای آزمایش نظریهی نسبیت عام به شمار میآید. شرایطی که در اطراف یک سیاهچاله وجود دارد، در هیچ جای دیگر در جهان یافت نمیشود، شرایطی که نظریهی اینشتین را تا مرزهای نهاییاش به چالش میکشد. یک کاوشگر در مدار سیاهچاله میتواند آزمایشهایی انجام دهد و اندازهگیریهایی بکند که از زمین ممکن نیست.
“بامبی” میگوید: «ما از ساختار درونی سیاهچالهها اطلاعی نداریم، یعنی آنچه درون افق رویداد رخ میدهد. نظریهی نسبیت عام پیشبینیهای روشنی دارد، اما بعضی از آنها بدون تردید نادرستاند. سیاهچالهها در واقع، آزمایشگاههایی ایدهآل برای یافتن انحرافات احتمالی از پیشبینیهای نسبیت عام هستند.»
در این پیشنهاد، بامبی به بررسی امکانپذیری فیزیکی مأموریتی برای کاوش یک سیاهچاله میپردازد و بر دو مانع نخست تمرکز میکند: نخست، پیدا کردن یک هدف مناسب؛ و دوم، فناوری لازم برای این سفر. البته این پروژهای در افق بلندمدت است. فناوری موجود هنوز برای چنین مأموریتی آماده نیست، و فاصلههای درگیر به معنای زمان سفر چند دهساله خواهد بود. اما هر سفر بزرگی با یک گام کوچک آغاز میشود و بدون آن گام، این سفر هرگز آغاز نخواهد شد.
اولین چالش بزرگ، یافتن سیاهچالهای مناسب برای سفر است. در حال حاضر، نزدیکترین سیاهچالهی شناختهشده به زمین، در فاصلهای حدود ۱۵۶۵ سال نوری قرار دارد که برای چنین مأموریتی بسیار دور است. اما ممکن است سیاهچالههایی بسیار نزدیکتر نیز وجود داشته باشد.
اگر سیاهچالهای تنها و بدون فعالیت در فضا رها شده باشد، ردیابیاش بسیار دشوار است. با این حال، اخترشناسان روزبهروز در شناسایی آنها از طریق انحنای فضا-زمانی که ایجاد میکنند، ماهرتر میشوند. بنابراین، یافتن یک سیاهچالهی نزدیک در دههی پیشرو، دور از ذهن نیست.
“بامبی” میگوید: «فقط باید ‘خوششانس’ باشیم و سیاهچالهای در فاصلهی ۲۰ تا ۲۵ سال نوری از ما وجود داشته باشد. این موضوع البته در کنترل ما نیست. اگر چنین سیاهچالهای وجود داشته باشد، میتوانیم فناوری لازم برای این مأموریت را توسعه دهیم. اگر سیاهچاله در فاصلهی ۴۰ تا ۵۰ سال نوری باشد، الزامات فنی پیچیدهتر میشوند. و اگر دورتر از آن باشد، متأسفانه باید مأموریت را کنار بگذاریم.»
گام بعدی، چگونگی رساندن فضاپیما به مقصد است. این کار نیازمند ساخت فضاپیمایی است که بتواند با سرعتی برابر یکسوم سرعت نور حرکت کند – ابتدا با استفاده از لیزرهای زمینی و سپس با انرژی خورشیدی یا ستارهای در مسیر خود، به جلو رانده شود. سفر تا مقصد حدود ۷۰ سال طول خواهد کشید.
“بامبی” میگوید: «وجود دو یا چند کاوشگر که در مدار سیاهچاله قرار گیرند، بهترین حالت خواهد بود. بهطور کلی، لازم است کاوشگر تا حد ممکن به سیاهچاله نزدیک شود، سپس به یک کاوشگر مادر(mothership) و چندین کاوشگر کوچکتر تقسیم شود. اگر این کاوشگرها بتوانند از طریق تبادل امواج الکترومغناطیسی با هم ارتباط برقرار کنند، میتوانیم مسیر دقیق آنها را در اطراف سیاهچاله و چگونگی انتشار امواج در آن فضا بررسی کنیم.»
دادههایی که از کاوشگر به زمین باز میگردند، با سرعت نور حرکت خواهند کرد؛ بنابراین، اگر سیاهچاله در فاصلهی ۲۰ سال نوری باشد، دریافت دادهها نیز ۲۰ سال زمان خواهد برد و کل مأموریت چیزی حدود یک قرن به طول میانجامد. این زمان طولانی است، اما بامبی میگوید ارزش آن را دارد که همین حالا به آن فکر کنیم – حتی پیش از یافتن سیاهچالهی مناسب – چرا که طراحی چنین مأموریتی نیاز به برنامهریزی گسترده دارد. و نتایج آن بیتردید ارزش این تلاش را خواهند داشت.
او در پایان گفت: «امیدوارم بتوانیم انحرافاتی از پیشبینیهای نسبیت عام مشاهده کنیم و سرنخهایی برای توسعهی نظریهای فراتر از نسبیت عام به دست بیاوریم. ممکن است دیوانهوار به نظر برسد، و تا حدی شبیه داستانهای علمیتخیلی. اما زمانی هم میگفتند شناسایی امواج گرانشی غیرممکن است، چون بسیار ضعیفاند. اما ۱۰۰ سال بعد این کار را انجام دادیم. میگفتند دیدن سایهی سیاهچالهها هم محال است. اما پنجاه سال بعد، تصویر دو مورد از سیاهچالهها را در اختیار داریم.»
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109147
