سیاه چاله ها چگونه بوجود می‌آیند؟

سیاه چاله به نقطه‌ای در فضا اطلاق می‌شود که در آن جرم عظیمی در ناحیه‌ای کوچک متمرکز باشد. تصور کنید جرمی به اندازه کره زمین را در ناحیه‌ای به اندازه یک نقطه جای دهیم. چنین فضای متراکمی میدان گرانشی شدیدی را ایجاد خواهد کرد که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن بگریزد. در حقیقت در اطراف این ناحیه، فضا-زمان شکل خاصی پیدا می‌کند.

تا جایی که از روی شواهد و قرائن می‌دانیم یکی از علل اصلی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها نابودی ستاره‌ها است. ستاره در پایان عمر خود آن‌قدر کوچک می‌شود که یک سیاه‌چاله را تشکیل می‌دهد.

بر اساس مقاله‌ای که مجله Monthly Notices در انجمن نجوم سلطنتی منتشر کرده است، اگر سیاه‌چاله‌های «خیلی بزرگ»، دارای جرمی بیش از ۱۰۰ میلیارد برابر خورشید در جهان وجود داشته باشد، به دلیل اثرات منحصر به فرد خود، ابزاری قدرتمند برای آزمایش‌های کیهانی به حساب می‌آیند.

نسبیت عام و سیاه‌چاله

برنارد کار (Bernard Carr) و همکارانش در این رابطه می‌نویسند: «سیاه‌چاله‌ها پیش‌بینیِ اصلیِ نسبیت عام هستند. مشاهدات مختلف نشان می‌دهد که آن‌ها در محدوده جرم خورشیدی یا متوسط هستند. به طور خاص، وجود سیاه‌چاله‌های دوتایی (BBH) در محدوده جرم بین ۱۰ تا ۵۰ جرم خورشیدی از طریق تشخیص امواج گرانشی مقدور است. همچنین شواهدی وجود دارد که سیاه‌چاله‌های بزرگ در مراکز کهکشان‌ها، از جمله «کمان ای*» (Sagittarius A*) در مرکز کهکشان راه شیری، با جرم ۴ میلیون توده خورشیدی وجود دارد. اخیراً پس از تصویربرداری از سایه ایجاد شده توسط مسیه ۸۷، سیاه‌چاله بزرگ دیگری در مرکز کهکشان بیضوی غول پیکر M ۸۷ با جرم ۶،۵ میلیارد جرم خورشیدی، توسط تلسکوپ Event Horizon انجام شده است.»

آن‌ها در مقاله خود خبر از وجود سیاه‌چاله‌های عظیمی می‌دهند که در مرکز کهکشان‌ها قرار دارند و جرم وسیعی را در بر می‌گیرند و تا نزدیک به ۱۰۰ میلیارد جرم خورشیدی گسترش می‌یابند. نویسندگان مقاله گفته‌اند: «سیاه‌چاله‌های عظیم در مرکز کهکشان‌ها، جرم وسیعی را اِشغال می‌کنند و تا نزدیک به ۱۰۰ میلیارد جرم خورشیدی گسترش می‌یابند.»

سنگین‌ترین سیاه‌چاله کنونی (که توسط بشر رصد شده) به دلیل اختروش TON ۶۱۸ پدید آمده است و جرمی معادل ۷۰ میلیارد جرم خورشیدی دارد، در حالی که دومین سیاه‌چاله بزرگ، در مرکز کهکشان IC ۱۱۰ است و جرم ناشی از انتشار رادیویی آن ۴۰ میلیارد جرم خورشیدی است.

اینجا این مسئله مطرح می‌شود که آیا ممکن است سیاه‌چاله‌های بزرگ‌تری در هسته کهکشان‌ها وجود داشته باشد و آیا واقعاً حد بالایی برای جرم سیاه‌چاله‌های خیلی بزرگ وجود دارد یا نه.

برنارد کار و فلوریان کوهنل (Florian Kühnel) از دانشگاه لودویگ مکسیمیلیانز و دکتر لوکا ویسینلی (Luca Visinelli) از دانشگاه آمستردام در مقاله جدید خود نشان داده‌اند که سیاه‌چاله‌های بزرگ (SLABs) به طرز شگفت‌انگیزی می‌توانند قدیمی باشند یعنی در اوایل جهان و قبل از پیدایش کهکشان‌ها شکل گرفته باشند.

سیاه‌چاله‌های خیلی بزرگ محاسبات را برهم می‌زنند

از آنجا که سیاه‌چاله‌های قدیمی‌تر نمی‌توانند از ستارگان در حال فروپاشی تشکیل شده باشند، ممکن است اندازه‌شان بازه گسترده و متفاوتی داشته باشد، از توده‌های بسیار کوچک گرفته تا توده‌های کاملاً بزرگ. اما آن‌ها تا چه اندازه‌ای می‌توانند بزرگ شوند؟

بزرگ‌ترین سیاه‌چاله‌هایی که تاکنون در جهان رصد شده است چند ده میلیارد جرم خورشیدی اندازه دارند که بر این اساس می‌توان گمانه‌زنی کرد که با تعداد زیادی سیاه‌چاله دیگر تلفیق شده‌اند. با این حال، وقتی که به ابتدای پیدایش کیهان می‌نگرید، کهکشان‌ها را کوچک‌تر می‌یابید.

پروفسور کار می‌گوید: «اگرچه در حال حاضر، شواهدی در مورد وجود «اسلب» (SLAB) وجود ندارد، اما تصور می‌شود که آن‌ها می‌توانند وجود داشته باشند و همچنین ممکن است در خارج از کهکشان‌ها در فضای بین کهکشانی قرار گرفته باشند. در صورت یافتن آنها، مشاهدات جالبی را می‌توان نتیجه‌گیری کرد.»

با این حال، به طور شگفت‌آوری، ایده «اسلب»‌ها تاکنون عمدتاً نادیده گرفته شده است. گزینه‌های مختلفی برای چگونگی شکل‌گیری این سیاه‌چاله‌ها وجود دارد و امید می‌رود این مسئله بیش از پیش مورد بحث و بررسی قرار بگیرد.

اگر فرض کنیم «اسلب»‌ها دارای منشأ اولیه‌ای باشند آنگاه این مسئله پیوند جالبی با این ایده دارد که سیاه‌چاله‌های اولیه می‌توانند ماده تاریک را تولید کنند. اگرچه «اسلب»‌ها به وضوح نمی‌توانند خودشان به تنهایی این کار را انجام داده باشند، اما از آنجا که برای قرارگیری در هاله‌های کهکشانی خیلی بزرگ هستند ممکن است سیاه‌چاله‌های اولیه، ماده تاریک را در محدوده جرم کمتری ایجاد کرده باشند.

پروفسور کار می‌گوید: «اسلب‌ها خودشان نمی‌توانند ماده تاریک را تأمین کنند. اما اگر آن‌ها به طور کلی وجود داشته باشند، این امر پیامد‌های مهمی برای نظریه آغاز جهان خواهد داشت و این احتمال را می‌رود که سیاه‌چاله‌های سبک‌تر و اولیه این کار را انجام داده باشند.»

منبع:آنا