How the Universe Works

کیهان‌شناسان با بزرگترین معمای جهان دست و پنجه نرم می‌کنند

سیاهچاله‌ها

ما هیچوقت آنها را ندیده‌ایم

تقریبا مطالعه آنها غیرممکن است

و وجود آنها تمام چیزهایی که ما فکر می‌کنیم

درمورد فضا می‌دانیم را به چالش می‌کشد

سیاهچاله حدهای قطعی از

درمورد طبیعت ارائه می‌دهد که ما فکر می‌کنیم آنها را می‌دانستیم

حقیقت اینکه ما تقریبا هیچ ایده‌ای نداریم که اینها چه چیزی هستند

و چگونه کار می‌کنند

سیاهچاله‌ها در قلب کیهان‌شناسی هستند

با این حال بعضی از دانشمندان می‌پرسند که آیا آنها اصلا واقعی هستند؟

سیاهچاله‌ها پارادوکس‌های زیادی ارائه می‌دهند

و ساده‌ترین راه‌ برای حل پارادوکس‌ها این است که

سیاهچاله‌ها اصلا وجود نداشتند

حل رازهای سیاهچاله‌ها

فهم ما از فیزیک را به لبه

عقل و خرد می‌رساند

اما این کار تنها راه این است که بفهمیم

آیا سیاهچاله‌ها واقعا وجود دارند یا نه

ترجمه: محمد احمدی Telegram: @MohammadForReal

سیاهچاله‌ها هیولاهای جهان هستند

هیولاهای کیهانی وحشتناک که با هر چیزی روبرو شوند آن را می‌بلعند

اما سیاهچاله‌ها دانشمندان را بنا به دلایل بسیار متفاوتی می‌ترسانند

آنها نظریات ما را تا نقطه شکست به چالش می‌کشند

این در خط مقدم فیزیک نظری است

وقتی صحبت از جزئیات طبیعت سیاهچاله‌ها می‌شود

اگر تمام آنها را هم اشتباه گفته باشیم من شگفت‌زده نخواهم شد

علم سیاهچاله‌ها آنقدر چالش برانگیز است که

بعضی از دانشمندان حتی از وجود آنها سوال می‌کنند

برخلاف آوازه ترسناکشان

تابحال هیچوقت یکی از آنها را ندیده‌ایم

سیاهچاله‌ها همه جا هستند آنها در سراسر جهان هستند

در سراسر کهکشان ما هستند

اما این بدان معنا نیست که پیدا کردن آنها کاری آسان است

آنها سیاه اند و فضا هم سیاه است

و سیاه روی سیاه یه جورایی دیدنش

در یک تصویر از فضا سخت است

این دارای تناقض است

چون دانشمندان معتقد هستند که سیاهچاله‌ها در

بعضی از درخشان‌ترین انفجارها در جهان متولد می‌شوند

سیاهچاله‌ها از جسد ستارگان منفجر شده

با جرمی بسیار بزرگتر از خورشید ما برمی‌خیزد

ستاره‌ای که به مدت ده میلیون سال می‌درخشد

رمبش می‌کند تا تنها طی چند ثانیه سیاهچاله‌ای را تشکیل دهد

همچنان که رمبش می‌کند

نواحی بیرونی ستاره با هسته برخورد می‌کند

و سبب انفجار بزرگی می‌شود یک ابرنواختر

ما انفجار را می‌بینیم اما چیزی که باقی می‌ماند دیده نمی‌شود

یک هسته مرده با جرم عظیم ستاره

به یک ناحیه بی‌نهایت کوچک رمبش می‌کند

از این هسته کوچک پر جرم

یک سیاهچاله متولد می‌شود

جریان گرانش آنقدر قوی است که هیچ چیز نمی‌تواند فرار کند

حتی نور هم نمی‌تواند

اما اگر ما سیاهچاله‌ها را نمی‌بینیم چگونه یک دانشمند

می‌تواند ادعا کند که آنها وجود دارند؟

می‌توانید این را درمورد وجود اتم هم بگویید

ما دهه‌ها و قرن‌ها بود از وجود آنها آگاه بودیم

قبل از اینکه یکی از آنها را با نوعی دستگاه تصویر برداری دیدیم

پس درمورد سیاهچاله‌ها هم موضوع همین است

فقط چون شما نمی‌توانید آن را ببینید به این معنی نیست که وجود ندارد

ندیدن سیاهچاله‌ها اما آگاه بودن از وجودشان

احتمالی است مثل اینکه

می‌دانیم باد وجود دارد

اگرچه ما هوا را نمی‌بینیم

هوا نامرئی است اما وقتی باد می‌وزد

اثرات آن می‌توانند اندازه‌گیری شوند

سیاهچاله‌ها هم همینگونه هستند

فقط باید بدانید دنبال چه هستید

در حالیکه هیچ نوری از خود منتشر نمی‌کنند

سیاهچاله‌ها منبع عظیمی از پرتو ایکس هستند

و این بخاطره این است که وقتی اجرام به سیاهچاله نزدیک می‌شوند

توسط گرانش شتاب دار می‌شوند

و تا میلیون‌ها درجه داغ می‌شوند

گاز با درجه میلیونی مقدار زیادی پرتو ایکس گسیل می‌کند

برای پیدا کردن و اندازه‌گیری این پرتوهای ایکس

دانشمندان به تلسکوپ نواستار مراجعه می‌کنند

در سال 2017 انفجاری از پرتو ایکس را آشکار کرد

در خوشه‌ای به نام توکان 47

در لبه کهکشان راه شیری

وقتی دانشمندان دیتاها را آنالیز کردند

آنها متوجه شدند که در حال نگاه کردن به دو جرم هستند

که خیلی نزدیک به یکدیگر می‌چرخند

تما چیزی که ما می‌بینیم این است که ستاره‌ای از هم می‌پاشد

و گاز به طور مارپیچی به درون جرمی بسیار بسیار تاریک می‌رود

پس اتفاقی عجیب در حال رخ دادن است

همچنان یک جرم ماده را از جرم دیگری می‌گیرد

سبب می‌شود پرتو ایکس گسیل کند

و سپس این پرتوهای ایکس می‌توانند برای پیدا کردن مدار استفاده شوند

و درنتیجه اسخراج کردن جرم

وقتی دانشمندان اندازه و جرم

این دو شیء را به دست آوردند

آنها فهمیدند که اولی هسته ستاره‌ای شبیه خورشید است

که رو به ناپدید شدن می‌باشد

و در حالیکه که شیء دوم کوچک است

جرم یک غول را دارد

آیا یک سیاهچاله گریزان است؟

چیزی که درمورد آن صحبت می‌کنم شیئ است

که بسیار پر جرم، کوچک و چگال است

با گرانشی عظیم

اما ظاهرا راه‌های زیادی وجود دارد

تا شیء شبیه آن ساخت

یک نوع جرم فرا-چگال دیگر در جهان

وجود دارد به نام ستاره نوترونی

ما فکر می‌کنیم تولد ستاره‌های نوترونی شبیه سیاهچاله‌ها است

وقتی ستارگان می‌میرند، منفجر می‌شوند

اما سپس به یک توپ کوچک از ماده رمبش می‌کنند

کشش گرانشی یک ستاره نوترونی بسیار عظیم است

گاز، گردوغبار و شهاب‌سنگ‌ها را می‌کشد

اما نور هنوز می‌تواند از آن فرار کند

سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی یه جورایی پسر خاله هستند

اما در مورد ستاره نوترونی

جرم کافی را نداشت تا در حد غیر قابل کنترلی رمبش کند

پس میتونید اینجوری بهش فکر کنید که درست در لبه

رمبش کردن به یک سیاهچاله قرار دارد

شیء کوچکی که توسط نواستار کشف شد

جرم عظیمی دارد

اما اندازه و جرم به تنهایی

کافی نیستند تا ثابت کنند سیاهچاله است

کیهان‌شناسان مدارک بیشتری نیاز دارند

آنها نمی‌توانند سیاهچاله‌ها را ببینند اما آیا راه دیگری وجود دارد؟

اگر بتوانند آنها را بشنوند چطور؟

به دو ماشین بزرگ فکر کنید که برخورد می‌کنند... بوووم

وقتی برخورد می‌کنند آنها صدا ساطع می‌کنند

و سپس ما می‌توانیم بگوییم آیا برخورد رخ داده است یا نه

و حتی شاید اینکه چقدر فاصله داشته است

وقتی سیاهچاله‌ها برخورد می‌کنند شبیه همین است

پس با گوش کردن برای یک تصادف سیاهچاله‌

آیا دانشمندان می‌توانند وجود آنها را به طور قطعی اثبات کنند؟

سیاهچاله‌ها غول‌های گرانشی جهان هستند

اما ما فقط مدارک جزئی از وجود آنها

پیدا کرده ایم

برای اینکه مطمئن باشیم

کیهان‌شناسان در حال گوش کردن برای مدرکی

در دنیای پنهان امواج گرانشی هستند

موج‌های گرانشی در هر زمانی از این اتاق

عبور می‌کنند

هر دفعه که من دستانم را تکان می‌دهم مثل الان

من امواج گرانشی می‌سازم

مشکل این است که گرانش آنقدر ضعیف است

که این امواج گرانشی قابل آشکارسازی نیستند

برای آشکار کردن این اختلالات در فضا و زمان

باید رویدادهای عظیمی در

اطراف اشیاء پر جرم رخ دهد

سیاهچاله‌ها از چگال‌ترین اجرام جهان هستند

پس ما باید بتوانیم امواجی که هنگام برخورد آنها ایجاد می‌شوند

را بشنویم و همچنین اندازه‌گیری کنیم

رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری یا به اختصار لایگو

به امواجی گوش فرا می‌دهد که ممکن است

از میلیاردها سال نوری آن طرف‌تر بیایند

در سال 2017 لایگو تصادفی عظیم را شنید

دو شیء کلان جرم

که در یکی از پر انرژی‌ترین رویدادهای جهان

با سرعتی نزدیک به سرعت نور برخورد کردند

در طول کل تاریخ بشر ما چنین چیزی را تاکنون ندیده بودیم

دو جرم فرا سنگین و فرا چگال که به دور یکدیگر می‌چرخند

و امواج گرانشی قوی در سراسر فضا می‌فرستند

هر چه به یکدیگر نزدیک‌تر می‌شوند

انرژی گرانشی بیشتری تولید می‌کنند

بالاخره در یکی از

وحشتناک‌ترین رویدادهای جهان برخورد می‌کنند

برخورد امواج گرانشی شدیدی ایجاد می‌کند

که در فضای میان کهکشانی به طور موج حرکت می‌کنند

تا زمانی که بالاخره لایگو آنها را آشکار می‌کند

گوش دادن به یک موج گرانشی

شبیه گوش دادن به یک ساز موسیقی است

اگر آهنگ‌ها و نوسانات مشخصی دارد

می‌توانید اندازه ساز موسیقی

نوع ساز موسیقی

و اینکه چه کسی آن را می‌نوازد را بفهمید

چیزی که درمورد آَشکارساز لایگو جالب است

این است که به ما اجازه جرم این اشیاء را به دست آوریم

و اینکه چقدر سریع در هم ادغام می‌شوند

پس ما در واقع ایده‌ای نسبت به اینکه چقدر باید چگال بوده باشند داریم

و با فیزیک مدرن ما می‌گوییم

"خب باید سیاهچاله باشد"

اما سوال این است که آیا چیزی را از دست داده‌ایم؟

اطلاعاتی که لایگو به دست آورد تحولی جدید است

اما بعضی دانشمندان فکر می‌کنند که امواج گرانشی

می‌توانند از سیاهچاله‌ها نباشند

بلکه از چیزی حتی رازآلودتر

ممکن است چیزی که ما در جهانمان

به عنوان سیاهچاله می‌شناسیم نوعی شیء دیگر مثل گراوا استار است

!ممکن... با تاکید زیاد

دانشمندان فکر می‌کنند گراوا استار نوعی جرم چگال عجیب و غریب است

جرم و کشش گرانشی این جسم نظری عجیب

دقیقا با سیاهچاله برابر است

اما از ماده عجیب ساخته شده است

دیدن یک گراوا استار با چشم غیر مسلح غیرممکن است

اما چون نحوه تشکیل آن از سیاهچاله متفاوت است

سطحی عجیب و فوق‌العاده چگال دارد

در تشکیل چیزی که ما به آن به عنوان سیاهچاله فکر میکنیم

رمبش گرانشی فاجعه بار یک جرم چگال

شاید تمام راه را طی نمی‌کند

تا یک نقطه بی‌نهایت چگال شود

شاید برهم کنشی وجود دارد

که از تشکیل سیاهچاله خود داری می‌کند

و به جای آن یک توپ چگال، کوچک و متراکم دارید

که ما آن را گراوا استار می‌نامیم