چه اندازه از جرم کیهان از سیاه‌چاله ساخته شده است؟

---

چه اندازه از جرم کیهان از سیاه‌چاله ساخته شده است؟

نوشته‌ی: فریزر کین، ژوئن 2014
برگردان: محمد علیزاده

همه از سیاه‌چاله می‌ترسند، اما واقعا چه تعداد از آنها در کیهان وجود دارند؟ از سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای تا سیاه‌چاله‌های اَبَرپُرجرم، چه اندازه از کیهان را سیاه‌چاله فرا گرفته است؟

در جهانی که اینک می‌شناسیم دو گونه سیاه‌چاله وجود دارد: سیاه‌چاله‌های باجرم ستاره‌ای که از ستارگان هیولاوش و بسیار پرجرم ریخت یافته‌اند و سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم که در مرکز کهکشان‌ها وجود دارند.
یکی از هر 1000 ستاره در کیهان، جرم کافی دارد که در هنگام مرگ به سیاه‌چاله دگرگون شود. کهکشان راه شیری یکصد میلیارد ستاره دارد که یعنی ممکن است یکصد میلیون سیاه‌چاله‌ی با جرم ستاره‌ای را به وجود آورد. با توجه به این که یکصد میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده وجود دارد، پس باید تعداد بی‌شماری سیاه‌چاله‌ نیز وجود داشته باشد. در واقع کیهان شناسان با محاسبات ریاضی به این نتیجه رسیده‌اند که تقریبا در هر ثانیه یک سیاه‌چاله‌ به وجود می‌آید. به بیان دیگر، در حدود یک هزارم از کیهان شناخته شده و قابل مشاهده را سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای انباشته‌اند.
 

در این تصویر مفهومی، سیاه‌چاله‌ای میلیاردها میلیون برابر پرجرم‌تر از خورشید به تصویر کشیده شده است. ابرسیاه‌چاله‌ها بسیار پرجرم و چگال هستند و در قلب کهکشانها جای گرفته‌اند. تصویر از ناسا/جی پی ال-کلتک

داستان سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم اندکی دیگرگون است. سیاه‌چاله‌ی مرکزی کهکشان راه شیری خودمان در حدود 26000 سال نوری از ما دور است. کیهان شناسان از این سیاه‌چاله با نام رسمی Sagittarius A-star یاد می‌کنند. ولی به جای این نام رسمی، در این نوشته نام آن را مثلا "کماندار" می‌گذاریم. و برای این که بدانید چرا به این سیاه‌چاله ابرپرجرم می‌گویند، کافیست بدانید که جرم کماندار 4/1 میلیون برابر جرم خورشید است. کماندار بسیار هیولاپیکر و ترسناک است. تنها می‌توان آن چه را که در نواحی پیرامونیِ این سیاه‌چاله‌ی بسیار پهن‌پیکر رخ می‌دهد را پنداشت. به نظر شما چند درصد از جرم کهکشان راه شیری از این سیاه‌چاله است؟

 

کماندار با آن که بدون شک ابرپرجرم است، ولی جرم بسیار اندک و در حدود تنها یک ده هزارم درصد از جرم کهکشان راه شیری را تشکیل داده است. بنابراین اگر جرم کماندار را به جرم تمامی سیاه‌چاله‌‌های کوچکتر بیافزاییم به عدد بسیار کوچک یازده ده هزارم درصد خواهیم رسید. بر اساس یافته‌های امروز دانش کیهان شناسی، این نسبت در مقیاس کیهانی هم به کار می‌آید و کمابیش برای تمامی جرم کیهان یکسان است. پس یازده ده هزارم درصد، پاسخ ما به این پرسش خواهد بود
مگر این که... ماده‌ی تاریک از سیاه‌چاله‌ ساخته شده باشد. برآورد شده که ماده‌ی تاریک، بیش از سه چهارم از جرم کیهان را تشکیل داده است. ماده‌ی تاریک هیچ نوری را جذب نمی‌کند و هیچ فعل و انفعال و برهم کنشی با ماده‌ی شناخته شده برای ما ندارد. تنها از روی اثرات گرانشی‌ای که بر روی ماده‌ی شناخته شده و قابل دیدن کیهان دارد، از وجودش آگاهیم.
 

نمایی هنری از یک سیاه‌چاله‌ی تابشی. تصویر از ناسا

ستاره شناسان بر این گمانند که سیاه‌چاله‌‌های آغازین که در نخستین روزهای پیدایش جهان ریخت گرفته‌اند، می‌تواند توضیحی برای چیستی ماده‌ی تاریک باشد. این سیاه‌چاله‌‌های میکروسکپی، جرمی به اندازه‌ی یک سیارک و یا کمی بیشتر دارند و تنها در فشارهای بسیار بالا و دماهای بسیار زیاد که پس از انفجار بزرگ یا مِه‌بانگ وجود داشته ریخت یافته‌اند.
آزمایش‌هایی برای جستجوی این سیاه‌چاله‌‌های آغازین به انجام رسیده، ولی هنوز هیچ گواهی بر وجود آنها به دست نیامده است، در نتیجه بیشتر دانشمندان بر این باورند که چنین چیزی، توضیح چندان معتبری نخواهد بود. ولی اگر واقعا چنین سیاه‌چاله‌هایی وجود داشته باشند، آن گاه می‌شود نتیجه گرفت که کمابیش سرتاسر کیهان از کابوسی به نام سیاه‌چاله که فیزیک موجب آن شده ترکیب یافته باشد
هنوز شواهدی بر این مدعا در دست نیست، اما در آینده هر چیزی ممکن خواهد بود. با گذشت زمان کافی و در آینده‌ی بسیار دوردست، همه‌ی آن سیاه‌چاله‌‌های ستاره‌ای و کمانداران ابرپرجرم، تمامی ماده‌ی موجود در کیهان را به دام سیاه خویش انداخته و فرو خواهند داد.
تا ۱۰ کوینتیلیون سال دیگر (۱۰ به توان ۱۸ سال دیگر) همه چیز در جهان به تمامی درون سیاه‌چاله‌ها فرو خواهد افتاد یا به بیرون پرتاب شده و در مسیر گریز قرار خواهند گرفت. و بر اساس پیش‌بینی استیون هاوکینگ، با گذشت زمان، آن سیاه‌چاله‌ها هم بخار خواهند شد.
در 10 به توان 66 سال آینده، کوچکترین سیاه‌چاله‌ها و سترگ‌ترین سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم نیز در 10 به توان 100 سال آینده بخار خواهد شد. و سپس دیگر هیچ سیاه‌چاله‌ای در جهان باقی نخواهد ماند.

---