انتشار این مقاله

زندگی در همسایگی سیاهچاله های ابرجرم چه مزایایی دارد؟

قبل از هر گونه اشاره به خیل عظیم موارد آسیب‌رسان به سلامت با زندگی در مجاورت یک سیاهچاله، باید به فواید آن فکر کنیم. اگر تمدنی در مجاورت سیاهچاله‌ها شکل بگیرد یا به آن جا نقل مکان کند، چه مزیت‌هایی در انتظارش خواهد بود؟

از دهه‌ی ۱۹۹۰ به این طرف دانش نجوم به ما آموخته که سیارات در پیرامون تپ‌اخترها۱ (pulsars) قرار دارند. تپ‌اخترها اجسام کیهانی بسیار متراکمی هستند که از انفجارهای سهمگین ستارگان بر جای می‌مانند. بر این اساس، این فرضیه نیز منطقی می‌نماید که سیاره‌ها پیرامون سیاهچاله‌ها هم حضور داشته باشند. احتمالاً گفتن این حرف برای مردم شگفت‌آور است، ولی سیاهچاله‌ها در مقایسه با تپ‌اخترها اثر بسیار ضعیف‌تری بر محیط پیرامون خود دارند. با در نظر گرفتن این مسئله که بر روی زمین، برخی از موجودات زنده با شرایط فوق‌العاده، از جمله گرمای سوزان، سرمای یخبندان و محیط‌های اسیدی، نمکی و حتی پرتوزا تطابق یافته‌اند، امکان تشکیل حیات بر روی این سیارات نیز دور از ذهن نیست.

سیاره‌های مسکونی می‌توانند در نزدیکی سیاهچاله‌های ابرجرمی وجود داشته باشند که در مرکز بیشتر کهکشان‌ها هستند. کهکشان خود ما، راه شیری، لنگرگاهی دارد که جرمش چهار میلیون برابر یک ستاره است. داخلی‌ترین مدار حلقوی پایدار۲ (ISCO) ساجیتاریوس آ تقریباً به اندازه‌ی مدار عطارد به دور خورشید است.

با این تفاصیل، حیات روی این سیارات چه شکلی می‌تواند باشد؟

قبل از هر گونه اشاره به خیل عظیم موارد آسیب‌رسان به سلامت با زندگی در مجاورت یک سیاهچاله، باید به فواید آن فکر کنیم. اگر تمدنی در مجاورت سیاهچاله‌ها شکل بگیرد یا به آن جا نقل مکان کند، چه مزیت‌هایی در انتظارش خواهد بود؟ ۱۰ فعالیت زیر مهم‌ترین چیزهایی است که به ذهن می‌رسد:

بهره‌برداری از سیاهچاله به عنوان منبع انرژی پاک با دورریز مواد زاید از طریق دیسک شتاب‌دهنده‌ی ماده‌ای که به دور آن می‌گردد. تا ۴۲ درصد جرم باقیمانده‌ی این مواد می‌تواند در داخلی‌ترین مدار حلقوی پایدار (ISCO) یک سیاهچاله با اسپین حداکثر به پرتو تبدیل گردد.

همگام‌سازی نوعی دستگاه مهندسی شده با اسپین سیاهچاله، به عنوان یک چرخ لنگر عظیم باعث می‌شود تا بتوان انرژی چرخش آن را مهار کرد.

موج سواری با بادبان‌های نوری روی جت‌های نسبیت‌گرا با سرعت نزدیک به سرعت نور

افزایش طول عمر جوانی با سالن‌های زیبایی نزدیک افق سیاهچاله، جایی که زمان به خاطر سرخ‌کیب (redshift) گرانشی به آهستگی می‌گذرد.

تماشای نمای کل جهان که به صورت تصاویر حاصل از لنز گرانشی در پیرامون سیاهچاله بازتابیده می‌شوند.

افتتاح پارک تفریحی در به اصطلاح “کره‌ی فوتون”، برای لذت بردن از اثرات نسبیتی. مثل دیدن فردی که پشت سر ما قرار داvد و تصویر او با حلقه‌های نور اطراف سیاهچاله به چشم ما می‌رسد.

استفاده از فرصت‌های نو برای مسافرت فضایی. برای مثال، زمانی که راه شیری و کهکشان خواهر آن، آندرومدا، میلیاردها سال بعد از این زمان ادغام می‌شوند، دو سیاهچاله‌ی مرکزی آن‌ها در یک دودویی بسیار متراکم جفت شده و کمانی گرانشی را تشکیل می‌دهد که ستاره‌ها و سیارات را با سرعت نور به اطراف پرتاب خواهد کرد. آژانس‌های مسافرتی می‌توانند بلیط‌های ویژه برای مسافرت با سیاراتی بفروشند که سیاهچاله‌ها آن‌ها را در طول کل جهان پرت خواهند کرد.

فرستادن جنایتکاران به سیاهچاله به عنوان اشد مجازات با حکم مرگ در تکینگی (singularity). جرم سیاهچاله مدت زمان باقیمانده برای زندگی فرد را تعیین خواهد کرد. هر چه مجازات کمتر باشد، سیاهچاله پرجرم‌تر خواهد بود تا عمر باقیمانده‌ی آن‌ها را پس از عبور از “دیوارهای زندان” در ارتباط با افق سیاهچاله گسترش دهد.

استفاده از امواج گرانشی اجرام کوچک اطراف سیاهچاله برای برقراری ارتباط. چنین سیگنال‌هایی را نمی‌توان با ماده‌ی شناخته شده‌ی امروزی مسدود کرد.

آزمون جنبه‌های بنیادین گرانش کوانتومی از طریق سفرهای سازمان‌دهی‌شده برای آزمایشگران فیزیک ریسمان.

اصلی‌ترین خطر برای فضانوردانی که این کارها را باید انجام دهند، از جزر و مد گرانشی منشأ می‌گیرد. همان طور که آلبرت اینشتین در آزمایش فکری معروف خود ذکر می‌کند، قرار گرفتن در داخل آسانسور در حال سقوط، مثل گرانش صفر است. با این حال، تفاوت ناچیز در شتاب گرانشی بین سر و پاها، می‌تواند بدن فرد را تکه تکه کند. این جزر و مدها در نزدیکی سیاهچاله‌ای با جرم ستاره‌ای، حکم اعدام محسوب می‌شود ولی در محیط‌های گسترده‌تری در اطراف یک سیاهچاله‌ی ابرجرم، مثل ساجیتاریوس آ هیچ خطری ندارد.

متقابلاً، چگالی ماده برای ایجاد ارتباط خطی بین مقیاس یک سیاهچاله با انحنای فضازمان آن مورد نیاز است. سیاهچاله‌های با جرم پایین با رُمبیدن (collapse) هسته‌ی ستاره‌های پرجرم تا چگالی‌هایی بسیار فراتر از هسته‌های اتمی به وجود می‌آیند. ولی برای ایجاد سیاهچاله‌ای ابرجرم که کمیاب‌تر است، برای مثال، باید مدار مشتری را با آب مایع پر کرد. با این که این کار ساده به نظر می‎آید ولی به هیچ عنوان عملی نیست؛ چون به ۱۰۰ میلیون جرم خورشیدی آب نیاز دارد. همچنین، حرارتی که با ریختن آب به وجود می‌آید، تمامی امکانات و تجهیزات را خواهد سوزاند.

در واقع، گرمایی که همراه با سیاهچاله‌های ابرجرم رشد می‌کند، تهدیدی وجودی برای تمدن‌های حوالی مراکز کهکشان‌هاست. کسر بزرگی از تمام سیارات جهان در بخشی از عمر خود، در برابر خطر تکه تکه شدن اتمسفر یا به جوش آمدن اقیانوس‌ها در نتیجه‌ی نزدیکی به هسته‌های فعال کیهانی آسیب‌پذیر هستند.

برای نخستین بار در تاریخ بشریت، ما اکنون به فناوری تصویربرداری از شبح سیاهچاله‌های ابرجرم مرکز کهکشان راه شیری و کهکشان غول‌‌پیکر M87 در پس‌زمینه‌ی گازهای مشتعل پشت آن دست یافته‌ایم. تا پایان سال جاری میلادی شاهد این تصاویر خواهیم بود.

در سخنرانی موجز کنفرانس ۲۰۱۸ ابتکار سیاهچاله هاروارد (مرکز بین‌رشته‌ای برای مطالعه‌ی متمرکز سیاهچاله‌ها) آبراهام لوئب، نویسنده‌ی این مقاله و مدیر دپارتمان نجوم دانشگاه هاروارد، پیشنهاد کرد که در آینده‌ی نزدیک پیشرفت‌ها در نیروی محرکه‌ی فضایی به ما اجازه‌ی سفر به سیاهچاله‌های همسایه را خواهد داد. شاید برای عملی کردن بسیاری از فعالیت‌هایی که گفتیم فرصتی مهیا شود و شاید حتی با فضانوردان سایر تمدن‌های احتمالی نیز درباره‌ی گرانش کوانتومی به تبادل تجارب پرداختیم!


۱. تپ‌اختر ستاره‌ی نوترونی با مغناطیس بالاست که از خود پرتوهای الکترومغناطیسی متساطع می‌کند. این پرتوتابی تنها وقتی دیده می‌شود که تایش در جهتت زمین باشد (مثل فانوس دریایی که وقتی درست به چشم بیننده می‌تابد، دیده می‌شود)، ظاهر ضربان دار تشعشع نیز به همین خاطر است.

۲. داخلی‌ترین مدار حلقوی پایدار (اغلب با مخفف ISCO نشان داده می‌شود) در نسبیت عام، کوچک‌‌ترین مدار حلقوی است که در آن ذره‌ی آزمایشی می‌تواند به صورت پایدار به دور یک شیء پرجرم بچرخد. محل قرارگیری ایسکو (شعاع آن) به تکانه‌ی زاویه‌ای (اسپین) جسم مرکزی بستگی دارد. ایسکو با تعیین لبه‌ی داخلی دیسک، نقش مهمی در دیسک‌های با رشد پیوسته‌ی سیاهچاله‌ها دارد.

علی تقی‌زاده
نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *