به هنگام سقوط در سياه چاله چه چيزي خواهيد ديد؟

افق رويداد، مرز سياه‌چاله با فضاي اطراف به شمار مي‌رود و اگر شما از آن عبور كنيد، به سمت تكينگي مركزي خواهيد رفت و هيچ راه گريزي نخواهيد داشت. اما به راستي اگر از اين ناحيه عبور كنيم و به سمت تكينگي مركزي سقوط كنيم، چه چيزي را مشاهده خواهيم كرد؟ آيا همچنان مي‌توان نور را مشاهده كرد يا به يك‌باره جهان تاريك مي‌شود؟ دانشمندان و فيزيك‌دانان به‌تازگي پاسخي علمي را ارائه داده‌اند كه به احتمال زياد پرده از اسرار درون سياه‌چاله‌ها برمي‌دارد. اين پاسخ واقعاً شگفت‌انگيز است.

در مركز كهكشان ما، مي‌توان حركت ستاره‌ها را پيرامون يك نقطه‌ي مركزي مشاهده كرد. جرم اين نقطه‌ي مركزي، ۴ ميليون جرم خورشيدي است و نكته جالب اين است كه اين جرم مركزي، به هيچ عنوان نوري از خود ساطع نمي‌كند و كاملاً تاريك است. اين جرم بسيار خاص، با نام *Sagittarius A (كمان اي*) شناخته مي‌شود و به احتمال زياد يك سياه‌چاله كلان‌جرم است. اين توضيحي است كه بر اساس اندازه‌گيري گردش ستاره‌ها براي دو دهه، ارائه شده است.

تصويري از سياه‌چاله كلان‌جرم *Sagittarius A در اشعه ايكس و مادون قرمز

وقتي كه شما به افق رويداد سياه‌چاله نزديك مي‌شويد، يكسري اتفاقات عجيب و غيرمعمول رخ مي‌دهند؛ اما اگر بخواهيد از اين ناحيه نيز عبور كرده و به سمت تكينگي مركزي برويد، اوضاع به مراتب پيچيده‌تر خواهد شد. تنها چيزي كه بايد بدانيد اين است كه اگر شما از اين مرز نامرئي عبور كنيد، هيچ شانسي براي برگشت نخواهيد داشت؛ فرقي نمي‌كند كه به داخل چه نوع سياه‌چاله‌اي سقوط كرده باشيد يا اينكه چه نوع سفينه‌اي داشته باشيد، در هر حال شما با هر شتابي كه داشته باشيد، توانايي گريز از سياه‌چاله‌ را نخواهيد داشت. انديشه متخصصينيه نسبيت عام اينشتين به شكل بسيار مناسبي دليل اين اتفاق را توضيح مي‌دهد. امسال صدمين سالگرد اين انديشه متخصصينيه، به عنوان بزرگ‌ترين دستاورد آلبرت اينشتين خواهد بود و قرار است به ما چگونگي خميدگي فضا-زمان توسط سياه‌چاله‌ها را توضيح دهد.

اما اگر با دقت نگاه كنيد، مي‌بينيد كه به جاي ستاره نوتروني، ستاره معمولي يا ابرهاي گازي، در مركز جايي كه نگاه مي‌كنيد، يك جرم كروي شكل تاريك قرار گرفته است كه هيچ نوري ساطع نمي‌كند و اين ناحيه‌ي كروي، با نام افق رويداد شناخته مي‌شود كه وجود فيزيكي ندارد؛ اما ناحيه‌اي از فضا است كه اندازه‌اي مشخص دارد و نور نمي‌تواند از اين ناحيه فرار كند. از فاصله‌ي دور، به انديشه متخصصين مي‌رسد كه اين اندازه همان‌طوري است كه انتظار داشته‌ايد. به عبارت ديگر، هرچه كه شما به سياه‌چاله نزديك مي‌شويد متوجه خواهيد شد كه انتظارات شما مغاير آن‌چه كه مي‌بينيد هستند؛ زيرا با نزديك شدن به سياه‌چاله، به انديشه متخصصين مي‌رسد كه يك چاله‌ي عميق است كه بر فضاي پس‌زمينه، سايه‌اي تاريك انداخته است و نور اطراف و پس‌زمينه را به‌شدت دچار اختلال كرده است.

يك سياه‌چاله با جرمي مشابه جرم زمين، داراي افق رويدادي با قطر تقريباً يك سانتي‌متر خواهد بود؛ اما اگر جرم سياه‌چاله برابر جرم خورشيد باشد، آن‌گاه قطر افق رويداد، نزديك به ۳ كيلومتر خواهد بود. با توجه به اندازه‌گيري‌هاي انجام شده، گفته مي‌شود كه اندازه‌ي سياه‌چاله‌ي مركزي كهكشان راه‌شيري چيزي در حدود اندازه‌ي ستاره‌ي ابط‌الجوزا خواهد بود!

اكنون شما آماده هستيد تا با نزديك شدن به سياه‌چاله، چشم‌اندازي بي‌نظير را مشاهده كنيد. چه اتفاقي رخ مي‌دهد اگر شما به سياه‌چاله نزديك‌تر شده و در نهايت وارد آن شويد؟

از فاصله‌ي دور، شكل ظاهري آن چيزي كه قرار است مشاهده كنيد، كاملاً با انتظارات و محاسبات شما هم‌خواني خواهد داشت؛ اما وقتي كه شما درون يك سفينه‌ي بسيار مستحكم و مجهز قرار مي‌گيريد و به سمت سياه‌چاله حركت مي‌كنيد، با هر متر نزديك‌تر شدن، متوجه چيزي عجيب و قدرتمند خواهيد شد. اگر فاصله‌ي شما و يك ستاره نصف شود، اندازه زاويه‌اي ستاره دو برابر مي‌شود و اگر فاصله شما به يك چهارم كاهش يابد، اندازه زاويه‌اي چهار برابر بزرگ‌تر خواهد شد؛ اما در مورد سياه‌چاله‌ها قضيه كاملاً متفاوت است.

اندازه‌ي زاويه‌اي تمامي اجرامي كه قابل ديدن هستند، با فاصله‌اي كه از آن‌ها داريد رابطه‌ دارد و طبق اين نسبت و به آرامي تغيير مي‌كند؛ اما سياه‌چاله‌ها اين‌گونه نيستند. به دليل خميدگي شديد فضا-زمان در اطراف سياه‌چاله‌ها، روند بزرگ‌ شدن اندازه‌ي زاويه‌اي افق رويداد آن‌ها با سرعت بيشتري اتفاق مي‌افتد و با فاصله‌اي كه شما از آن‌ها داريد نسبتي ندارد. از ديد يك ناظر زميني، اندازه‌ي زاويه‌اي افق رويداد سياه‌چاله مركز كهكشان راه‌شيري، بسيار كوچك و در حدود ۳۷ ميكرو آرك ثانيه است. اگر شما به اين سياه‌چاله نزديك شويد، مي‌بينيد كه به دليل خميدگي فضا-زمان، اندازه زاويه‌اي به سرعت افزايش مي‌يابد و افق رويداد آن تقريباً هم‌اندازه‌ي ماه كامل در آسمان ديده مي‌شود؛ در واقع اندازه افق رويداد اين سياه‌چاله، چهار برابر اندازه‌ي ماه كامل است! دليل اين اتفاق، خميدگي فضا-زمان است و هرچه كه به سياه‌چاله نزديك‌تر مي‌شويد، اين خميدگي را بيشتر احساس مي‌كنيد؛ همچنين مشاهده مي‌كنيد كه نور ستاره‌هاي پس‌زمينه به‌شدت دچار اختلال شده و خميده شده‌اند و شكل اصلي خود را از دست داده‌اند.

برخلاف افق رويداد، سطح ظاهري سياه‌چاله با روندي آهسته‌تر بزرگ مي‌شود. اگر شما به اندازه‌ي تقريباً ۱۰ شعاع شوارتزشيلد از سياه‌چاله فاصله داشته باشيد، اندازه‌ي ظاهري سطح سياه‌چاله به حدي خواهد بود كه تقريباً تمام قسمت جلويي سفينه شما را پوشش خواهد داد و شما تاريكي مطلق را مشاهده خواهيد كرد. هرچه كه به ISCO (دروني‌ترين مدار دايره‌اي پايدار با شعاعي ۱.۵ برابر افق رويداد) سياه‌چاله نزديك‌تر مي‌شويد، متوجه خواهيد شد كه قسمت جلويي سفينه شما كاملاًدر تاريكي فرو رفته است و چيز ديگري نمي‌بينيد. وقتي كه از آن نقطه نيز عبور كرديد حتي قسمت پشت شما كه از آن عبور كرديد نيز تاريكي خواهد بود؛ زيرا فضايي كه به آن وارد شده‌ايد به‌شدت خميده است و نور نيز در جهات مختلف محبوس شده است.

تا به اين‌جا، شما هنوز از افق رويداد عبور نكرده‌ايد و اين فرصت را داريد كه از سياه‌چاله دور شويد. اگر شما به اندازه‌ي كافي شتاب داشته باشيد و بتوانيد از اين ناحيه بگريزيد، از گرانش سياه‌چاله نيز گريخته‌ايد و باز هم قادر به ديدن جهان خواهيد بود؛ زيرا ديگر بافت فضا-زمان خميده نيست. اگر در سفينه‌ي شما ابزارهاي سنجش گرانش وجود داشته باشند، مي‌توانند به شما بگويند مادامي كه از سياه‌چاله دور شده‌ايد، از شدت گرانش كاسته شده است.

نور تمام جهان از درون سياه‌چاله. اثر انتقال به آبي باعث شده تا اين نقطه آبي به انديشه متخصصين برسد

سپس تاريكي مطلق خواهد بود. هيچ نوري از داخل افق رويداد و جهان خارج، به شما نخواهد رسيد. در اين لحظه است كه چيزي را نمي‌بينيد. به موتورهاي سفينه خود فكر مي‌كنيد و شروع به محاسبه كردن براي فرار از اين وضعيت خواهيد كرد؛ غاقل از اينكه اصلاً مشخص نيست كه بايد روبه كدام جهت حركت كنيد يا اينكه نقطه تكينگي در كدام جهت قرار گرفته است؛ زيرا هيچ چيزي را نمي‌توانيد ببينيد. اين وضعيت نشان مي‌دهد كه هيچ ماده يا نوري به همراه شما به درون سياه‌چاله نخواهد آمد و پشت سر و مقابل شما نيز كاملاً تاريكي خواهد بود. تنها چيزي كه مي‌توانيد از آن اطمينان داشته باشيد اين است كه با نزديك شدن به تكينگي سياه‌چاله، دستگاه‌هاي شما يك شيب گرانشي را نشان خواهند داد.

وقتي كه شما از افق رويداد عبور مي‌كنيد، فرقي ندارد كه نوري وجود داشته باشد يا خير؛ آن‌چه كه اهميت دارد اين است كه شما در آن لحظه چيزي عجيب و شوكه كننده را تجربه خواهيد كرد. حسگرهاي گرانشي شما مي‌توانند آن شيب گرانشي را كه پيش‌تر در مورد آن گفتيم، به شما نشان دهند. عجيب اين است كه شيب گرانشي بايد در اصل با نزديك شدن به تكينگي افزايش يابد؛ اما در عمل خواهيد ديد كه اين شيب در تمام جهات خواهد بود، گويي كه تكينگي در تمامي جهات حضور دارد. حتي اين شيب گرانشي نيز در مسيري كه آمده‌ايد نيز نشان داده مي‌شود و اين در حالي است كه جهت ورود به سياه‌چاله، كاملاً با جهت تكينگي مخالف است. چگونه چنين چيزي امكان‌پذير است؟

چنين چيزي امكان‌پذير شده است؛ زيرا شما درون افق رويداد هستيد و ديگر كار از كار گذشته است. اكنون شما اگر تمام نيروهاي موجود را در اختيار بگيريد تا از سياه‌چاله بگريزيد، باز هم موفق نخواهيد شد و مستقيماً به سمت تكينگي سقوط خواهيد كرد. در اين لحظه اگر شما يك پرتو نور را ساطع كنيد، مستقيماً به سمت تكينگي خواهد رفت و در جهت ديگري حركت نمي‌كند؛ زيرا با نزديك شدن به تكينگي، خميدگي فضا-زمان نيز بي‌نهايت مي‌شود.

به راستي چقدر طول مي‌كشد كه از افق رويداد يك سياه‌چاله با جرمي برابر با ۴ ميليون جرم خورشيدي عبور كرده و به سمت تكينگي برويم؟ يك سياه‌چاله با چنين مشخصاتي، افق رويدادي به قطر ۱ ساعت نوري خواهد داشت؛ اما عبور از افق رويداد و حركت به سمت تكينگي تنها ۲۰ ثانيه به طول مي‌انجامد! البته فضايي كه بي‌نهايت خميده شده است، مطمئناً اشكالاتي را ايجاد مي‌كند و ما در اين مرحله در خوشبينانه‌ترين حالت، جان خود را از دست خواهيم داد. با عبور از افق رويداد، هرگونه تلاشي براي خارج شدن از سياه‌چاله، بر سرعت نزديك شدن شما به تكينگي مي‌افزايد و سقوط شما شتاب بيشتري مي‌گيرد. تنها شانس شما براي افزايش زمان زنده ماندن (هرچند در اين مرحله زنده بودن امكان‌پذير نيست) اين است كه از هر تلاشي براي خارج شدن از سياه‌چاله دست برداريد؛ زيرا سياه‌چاله نيز همچون باتلاق عمل مي‌كند. در سياه‌چاله، خميدگي فضا-زمان بي‌نهايت است و تكينگي در تمام جهات حضور دارد و فرقي نمي‌كند كه شما در كدام جهت حركت كنيد، در هر حال به درون تكينگي سقوط خواهيد كرد.

تكينگي نقطه‌اي با چگالي بي‌نهايت است؛ بنابراين با سقوط به درون آن، جرم شما به جرم سياه‌چاله اضافه مي‌شود و اين پايان راه است.