سیاه‌چاله چیست و چگونه نور را می‌بلعد؟!

احتمالا این پرسش ممکن است ایجاد شود که اگر نور ماده نیست و یا اینکه به صورت خط مستقیم در فضا حرکت می‌کند سیاه‌چاله چگونه می‌تواند آن را به سمت خود بکشد؟

به گزارش «زی‌سان» به نقل از راز بقا، برای پاسخ به این سوال ابتدا باید سه چیز را توضیح دهیم: ۱) نور چیست، ۲) گرانش یا جاذبه چیست و ۳) سیاهچاله چیست؟

۱) نور چیست؟

نور فقط نوعی انرژی است که در فضا حرکت می‌کند. انواع مختلفی از نور وجود دارد که ما به صورت فیزیکی نمی‌توانیم آنها را ببینیم، اما می‌توانیم آنها را تشخیص دهیم و حتی از آنها استفاده کنیم. نمونه آن نور ماوراء بنفش خورشید است که به سمت ما می‌آید و به همین دلیل باید از کرم ضد آفتاب استفاده کنید تا نور به پوست شما آسیب نرساند.

مهم است به یاد داشته باشیم که فقط به دلیل اینکه جرم ندارد، اما همچنان یک چیز فیزیکی در جهان ماست و از قوانین فیزیکی پیروی می‌کند. نکته دقیقا اینجاست که مهم نیست چه نوع نوری، همه از قوانین فیزیکی یکسانی در جهان پیروی می‌کنند. یک قانون این است که نور همیشه می‌خواهد در یک خط مستقیم در فضا حرکت کند.

اینجاست که اکنون باید گرانش را تجزیه و تحلیل کنیم و اینکه بدانیم فضا از چه چیزی ساخته شده است.

۲) جاذبه چیست؟

گرانش یا جاذبه نیرویی است که ما را اینجا روی زمین ایمن نگه می‌دارد. همچنین زمین را در حال چرخش به دور خورشید نگه می‌دارد. اما چه چیزی باعث گرانش می‌شود؟

بسیاری از دانشمندان در تاریخ به این سوال فکر کردند و انواع نظریه‌ها را ارائه کردند. اما زمانی که آلبرت انیشتین نظریه خود را در مورد نسبیت عام در سال ۱۹۱۵ ارائه کرد، دانشمندان شروع کردند به درک اینکه گرانش دقیقاً چیست و چگونه بر جهان ما تأثیر می‌گذارد.

انیشتین از نظر ریاضی فهمیده بود که ما درون چیزی به نام «فضا - زمان» وجود داریم. شما می‌توانید این تار و پود جهان ماست و مانند پارچه، می‌تواند خم شود و کشیده شود. در واقع فضا مانند ترامپولین است. وقتی چیزی سنگین (مانند توپ بولینگ) را در وسط ترامپولین قرار می‌دهید، پارچه زیر آن خم می‌شود و فرو می‌رود.

حالا یک ترامپولین به اندازه کیهان را تصور کنید و خورشید خود را روی آن قرار دهیم. شیبی که در ترامپولین (کیهان یا فضا زمان) به واسطه خورشید ایجاد می‌شود نشان دهنده گرانش خورشید است. ما می‌توانیم این کار را با هر جسمی که جرم دارد انجام دهیم.

وقتی «فضازمان» توسط آن جرم خم می‌شود، خطوطی که معمولاً مستقیم هستند کمی انحنا پیدا می‌کنند این را در تصویر زیر می‌بینید. شدیدترین حالت خمش در اطراف اجرام واقعاً عظیم اتفاق می‌افتد این خمش شدید و عمیق همان چیزیست که دانشمندان آن را سیاهچاله می‌نامند. 

۳) سیاهچاله چیست؟

از نظر بسیاری از دانشمندان سیاهچاله‌ها یکی از جالب‌ترین چیز‌هایی هستند که تا به حال در جهان کشف شده است. سیاهچاله‌ها مناطقی از فضا هستند که به قدری متراکم هستند که هیچ چیز نمی‌تواند از آنها فرار کند.

آنها معمولاً زمانی تشکیل می‌شوند که ستارگان بسیار بزرگ بیش از حد سنگین شده و فرو می‌پاشند (منفجر می‌شوند). ستاره شناسان بر این باورند تمام جرم درون سیاه چاله در واقع در یک نقطه در وسط فشرده شده است.

سیاهچاله‌ها به دلیل اینکه «هر چیزی که در نزدیکی آنها باشد» را می‌بلعند، شهرت بدی پیدا کرده‌اند. این حرف درست نیست. سیاهچاله‌ها از مرکز خود فاصله دارند که ستاره‌شناسان آن را به عنوان نقطه بدون بازگشت مشخص می‌کنند. این «افق رویداد» نامیده می‌شود. اما دورتر از این نقطه (مرکز سیاه‌چاله)، نور و ماده می‌توانند برای مدت طولانی در اطراف سیاهچاله بچرخند؛ بنابراین چگونه یک سیاهچاله می‌تواند نور را جذب کند؟

در اینجا سه مفهوم کلیدی تجزیه و تحلیل شد و حالا می‌توان به سؤال بزرگ ابتدای این نوشته پاسخ داد: سیاه‌چاله چگونه می‌تواند نور را به سمت خود بکشد؟

هنگامی که نور در نزدیکی یک سیاهچاله حرکت می‌کند، همچنان سعی می‌کند در یک خط مستقیم حرکت کند. با نزدیک‌تر شدن به سیاه‌چاله‌ای که فضازمان خم می‌شود، نور آن خمیدگی‌ها را دنبال می‌کند. هنگامی که نور به سیاهچاله بسیار نزدیک می‌شود، می‌تواند در اطراف آن به دام بیفتد. این به این دلیل است که تار و پود فضازمان تا حد زیادی خم شده است. همانطور که قبلا گفته شد، نور در واقع یک چیز فیزیکی است و تحت تأثیر فضازمان است.

نکته مهم و جالب در مورد این واقعیت این است که این اتفاق فقط در مورد سیاهچاله‌ها صدق نمی‌کند. هر چیزی با جرم کافی می‌تواند نور را در اطراف خود خم کند، حتی خورشید. این همان راهی بود که دانشمندان برای اولین بار در سال ۱۹۱۹ تأیید کردند که نظریه گرانش اینشتین احتمالاً درست است.

چیزی واقعا سنگین، مانند یک گروه کلی کهکشان‌ها که در کنار هم قرار گرفته‌اند، می‌تواند فضا را بسیار خم کند، مانند یک ذره‌بین عمل می‌کند و تصاویر بزرگ‌نمایی شده (زوم شده) از ستارگان پشت آن را نشان دهد.