چرا منظومه شمسی به درون سیاهچاله مرکز کهکشان راه شیری سقوط نمی‌کند؟

کهکشان ما، یعنی راه شیری، خانه شگفتی‌های بی‌شماری است؛ از بزرگ‌ترین ستاره شناخته شده با نام VY Canis Majoris گرفته تا ساختارهای ستون مانند و باشکوهی موسوم به “ستون‌های آفرینش”. اما در قلب تپنده و پرآشوب این کهکشان، یک غول کیهانی خفته قرار دارد: یک سیاهچاله مرکز کهکشان ابرپرجرم به نام «کمان ای*» (*Sagittarius A).

سیاهچاله‌ها، این پدیده‌های اسرارآمیز، هنوز هم ذهن دانشمندان را به خود مشغول داشته‌اند. گرانش آن‌ها به قدری قدرتمند است که حتی نور نیز نمی‌تواند از چنگالشان بگریزد و همین ویژگی، صفت “سیاه” را برایشان به ارمغان آورده است. این قدرت بلعندگی هولناک باعث شده تا برخی این سوال را مطرح کنند: آیا روزی زمین و کل منظومه شمسی قربانی این هیولای کیهانی خواهند شد؟ پاسخ کوتاه و اطمینان‌بخش این است: نگران نباشید، چنین اتفاقی رخ نخواهد داد.

در این مقاله، به تفصیل به بررسی دلایل علمی این موضوع می‌پردازیم و توضیح می‌دهیم که چرا با وجود حضور یک سیاهچاله در مرکز راه شیری، ما در گوشه‌ای امن از این کهکشان قرار داریم. همچنین نگاهی به جزئیات این سیاهچاله و نظریه‌های جالب پیرامون آن خواهیم داشت. پس با ما در دیجی رو همراه باشید.

چرا سیاهچاله مرکز کهکشان آنقدرها هم برای ما خطرناک نیست؟

اولین و مهم‌ترین دلیلی که ما را از سقوط به درون سیاهچاله کمان ای* مصون نگه می‌دارد، به مقیاس جرم و فاصله مربوط می‌شود. اگرچه این سیاهچاله جرمی معادل 4.3 میلیون برابر جرم خورشید ما را دارد، اما تأثیر گرانشی آن بر منظومه شمسی ما در مقایسه با گرانش کلی مرکز کهکشان، بسیار ناچیز است.

برای درک بهتر این موضوع، منظومه شمسی خودمان را در نظر بگیرید. خورشید بیش از 99 درصد از کل جرم منظومه شمسی را تشکیل می‌دهد. با این حال، سیارات، از جمله زمین، میلیاردها سال است که در مدارهایی پایدار به دور آن می‌چرخند و هیچ‌گاه به درون خورشید سقوط نکرده‌اند. این تعادل میان نیروی گرانش خورشید و سرعت مداری سیارات، آن‌ها را در مسیر خود نگه داشته است.

حالا این مقیاس را به کل کهکشان تعمیم دهیم. سیاهچاله کمان ای*، با تمام عظمتش، کمتر از 1 درصد از کل جرم کهکشان راه شیری را تشکیل می‌دهد! بله، درست خواندید. 99 درصد دیگر جرم کهکشان شامل میلیاردها ستاره، گاز، غبار و ماده تاریک است که همگی در سراسر کهکشان پراکنده شده‌اند. بنابراین، گرانش کلی که منظومه شمسی ما تجربه می‌کند، حاصل برآیند نیروی گرانشی تمام این اجرام است، نه فقط سیاهچاله مرکز کهکشان.

منظومه شمسی ما به دور مرکز کهکشان می‌چرخد، درست همان‌طور که زمین به دور خورشید می‌چرخد. ما در یک مدار پایدار و بسیار دور از مرکز قرار داریم و سرعت مداری ما (حدود 220 کیلومتر بر ثانیه) دقیقاً همان چیزی است که برای باقی ماندن در این مدار و عدم سقوط به سمت مرکز لازم است. فاصله ما از کمان ای* حدود 27,000 سال نوری است؛ فاصله‌ای آنقدر زیاد که تأثیر مستقیم گرانش این سیاهچاله بر ما تقریباً هیچ است.

نگاهی دقیق‌تر به سیاهچاله مرکز کهکشان ما

دانشمندان وجود کمان ای* را در سال 1974 کشف کردند، اما دهه‌ها طول کشید تا بتوانیم نگاهی به آن بیندازیم. اولین تصویر واقعی از این سیاهچاله سرانجام در سال 2022 و پس از یک تلاش پنج ساله توسط تیمی جهانی متشکل از 300 محقق از 80 سازمان مختلف منتشر شد. جالب اینجاست که دانشمندان در سال 2019، یعنی سه سال قبل‌تر، توانسته بودند از سیاهچاله M87 که در کهکشانی دیگر (Messier 87) قرار دارد و بسیار بزرگ‌تر و دورتر است، تصویربرداری کنند. دلیل این تأخیر در تصویربرداری از سیاهچاله مرکز کهکشان خودمان این بود که گاز و غبار اطراف کمان ای* با سرعت بسیار بالایی در حال چرخش هستند و این حرکت سریع، گرفتن یک تصویر واضح و ثابت را فوق‌العاده دشوار می‌کرد.

کمان ای* در حال حاضر یک سیاهچاله “خفته” یا “غیرفعال” در نظر گرفته می‌شود. این بدان معناست که به طور فعال در حال بلعیدن مقادیر عظیمی از ماده نیست. با این حال، سوابق کیهانی نشان می‌دهد که این غول در گذشته وعده‌های غذایی بزرگی داشته است! دانشمندان با بررسی تشعشعات انرژی (در قالب اشعه ایکس و نور فروسرخ) که از اطراف سیاهچاله ساطع می‌شود، می‌توانند بفهمند که آیا چیزی را بلعیده است یا خیر.

وقتی ماده‌ای (مانند یک ستاره یا ابر گازی) بیش از حد به سیاهچاله نزدیک می‌شود، توسط گرانش قدرتمند آن تکه تکه شده و در یک دیسک برافزایشی به دور آن شروع به چرخش می‌کند. اصطکاک شدید در این دیسک، ماده را تا دمای میلیون‌ها درجه سانتی‌گراد گرم کرده و باعث تابش شدید انرژی می‌شود. ستاره‌شناسان با مطالعه این “شراره‌ها” (Flares)، نحوه سقوط ماده به درون سیاهچاله را بررسی می‌کنند. آن‌ها حتی توانسته‌اند با تحلیل بازتاب نور اشعه ایکس در مرکز کهکشان، تخمین بزنند که آخرین وعده غذایی بزرگ سیاهچاله مرکز کهکشان ما حدود 200 سال پیش بوده است. اما همان‌طور که گفته شد، با توجه به فاصله 27,000 سال نوری ما، “بیش از حد نزدیک شدن” چیزی نیست که ما یا نوادگانمان تا میلیاردها سال آینده نگران آن باشیم.

سیاهچاله‌های ابرپرجرم؛ رایج‌تر از آنچه فکر می‌کردیم

کمان ای* یک سیاهچاله ابرپرجرم (Supermassive Black Hole) است. این نوع سیاهچاله‌ها، که جرمی میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید دارند، در مرکز اکثر کهکشان‌های بزرگ، از جمله کهکشان ما، یافت می‌شوند. آن‌ها بسیار چگال و فوق‌العاده سنگین هستند و جرم عظیمشان باعث ایجاد یک خمیدگی شدید در بافت فضا-زمان اطرافشان می‌شود. اگرچه شناسایی آن‌ها به دلیل ماهیت تاریک‌شان دشوار است، اما تحقیقات روزافزون تعداد بیشتری از این غول‌های کیهانی را در سراسر جهان آشکار کرده است. خوشبختانه، کمان ای* نزدیک‌ترین سیاهچاله ابرپرجرم به زمین است و این به ما فرصت بی‌نظیری برای مطالعه و زیر نظر گرفتن هرگونه خطر احتمالی از جانب آن را می‌دهد.

آیا ما هم‌اکنون درون یک سیاهچاله زندگی می‌کنیم؟

خب، اکنون که خیالمان راحت شد که به درون سیاهچاله مرکز کهکشان خودمان سقوط نخواهیم کرد، بیایید به یک نظریه بسیار عجیب‌تر و جذاب‌تر بپردازیم: نظریه‌ای که ادعا می‌کند ما ممکن است از ابتدا درون یک سیاهچاله بوده باشیم و خودمان خبر نداریم!

این ایده که با نام “کیهان‌شناسی شوارتزشیلد” شناخته می‌شود، بیان می‌کند که کل جهان ما می‌تواند در داخل یک سیاهچاله متولد شده باشد و این سیاهچاله خود در یک جهان بزرگ‌تر وجود دارد. به عبارت دیگر، جهان ما ممکن است تنها یکی از بی‌شمار جهان‌هایی باشد که هر کدام درون یک سیاهچاله محبوس هستند.

نیکودم پاپلاوسکی (Nikodem Poplawski)، فیزیکدان نظری از دانشگاه ایندیانا، یکی از طرفداران اصلی این نظریه است. او در مصاحبه‌ای با Space.com توضیح می‌دهد:

جهان ما می‌توانست از درون یک سیاهچاله موجود در یک جهان دیگر شکل گرفته باشد. در مدل من، وقتی جهان متولد می‌شود، مشکل تکینگی اولیه وجود ندارد. جهان به جای اینکه از یک نقطه بی‌نهایت کوچک شروع شود، شعاعی برابر با شعاع سیاهچاله والد خود داشته است.

به بیان ساده‌تر، این نظریه پیشنهاد می‌کند که سیاهچاله‌ها ممکن است پایان همه چیز نباشند، بلکه می‌توانند آغاز همه چیز باشند. ماده‌ای که به درون یک سیاهچاله سقوط می‌کند، به جای فشرده شدن در یک نقطه بی‌نهایت چگال، ممکن است به نوعی “بازیافت” شده و به بلوک‌های سازنده یک جهان جدید در آن سوی افق رویداد تبدیل شود.

البته، این نظریه هنوز راه درازی تا اثبات شدن در پیش دارد و در حال حاضر بیشتر در حوزه گمانه‌زنی‌های فلسفی و نظری قرار می‌گیرد. در همین حال، دانشمندان بر روی آنچه قابل مشاهده و مطالعه است تمرکز کرده‌اند: یادگیری هرچه بیشتر در مورد سیاهچاله‌ها، کشف پدیده‌های جدید (مانند یافتن سیاهچاله‌ای که طبق مدل‌های فعلی نباید وجود داشته باشد) و مهم‌تر از همه، مطالعه دقیق نزدیک‌ترین نمونه در دسترس، یعنی سیاهچاله مرکز کهکشان ما، کمان ای*.

نتیجه‌گیری: در آغوش راه شیری ایمن هستیم!

در پایان، می‌توان با اطمینان گفت که منظومه شمسی ما به لطف فاصله بسیار زیاد از مرکز و قرار داشتن در یک مدار پایدار، هیچ‌گاه به درون سیاهچاله مرکز کهکشان راه شیری سقوط نخواهد کرد. ما در حال چرخیدن به دور مرکز کهکشان هستیم، نه در حال حرکت به سمت آن. گرانش کمان ای* در فاصله 27,000 سال نوری آنقدر ضعیف است که هیچ تأثیر مستقیمی بر مدار زمین یا پایداری منظومه شمسی ما ندارد.

اگرچه ایده بلعیده شدن توسط یک سیاهچاله می‌تواند موضوع داستان‌های علمی-تخیلی جذابی باشد، اما واقعیت علمی بسیار آرامش‌بخش‌تر است. ما در گوشه‌ای امن و آرام از یک کهکشان شگفت‌انگیز زندگی می‌کنیم و بزرگ‌ترین خطراتی که ما را تهدید می‌کنند، نه از اعماق فضا، بلکه از روی همین سیاره خاکی و خودمان نشأت می‌گیرند! بنابراین، دفعه بعد که به آسمان شب و نوار کم‌رنگ کهکشان راه شیری نگاه کردید، به جای ترس از سیاهچاله مرکز کهکشان، از زیبایی و مقیاس حیرت‌انگیز جهانی که در آن زندگی می‌کنید، لذت ببرید.