تماشا کنید: سفر به قلب سیاه‌چاله با شبیه‌سازی حماسی ناسا

تا به‌حال به این فکر کرده‌اید که سقوط در سیاه‌چاله چگونه خواهد بود؟ ما قبلاً در مقاله‌ای، این پرسش را به تفصیل بررسی کرده‌ایم؛ اما ناسا به‌تازگی در یک ویدئو به این سؤال پاسخ داده و فرجام ویرانگر افتادن درون مرموزترین اجرام جهان را به تصویر کشیده است.

پژوهشگران شبیه‌سازی جدید را با استفاده از ابرکامپیوتر دیسکاور در مرکز شبیه‌سازی اقلیم ناسا ساخته‌اند. ویدئوی شبیه‌سازی، بیننده‌ای را نشان می‌دهد که درون قرص ابرافزایشی از گاز درخشان که در اطراف سیاه‌چاله‌ای عظیم مانند نمونه‌ی واقع در مرکز راه شیری قرار دارد، فرو می‌رود. سپس از میان مسیرهای شبح‌وار ذرات نور که شبیه پیست مسابقه هستند و به دور سیاه‌چاله می‌چرخند، می‌گذرد و در نهایت به نقطه‌ی بی‌بازگشت، یعنی افق رویداد می‌رسد؛ جایی که هیچ‌چیز حتی نور توان گریز از آن را ندارد.

سیاه‌چاله‌ها متراکم‌ترین اجرام در جهان هستند. هیچ‌کس دقیقاً نمی‌داند که ماده فراتر از افق رویداد سیاه‌چاله چه سرنوشتی پیدا خواهد کرد. بااین‌حال، پژوهشگران اطلاعات زیادی درباره‌ی فیزیک اطراف این نقاط فوق‌متراکم در فضا دارند. در اطراف سیاه‌چاله، نیروهای گرانشی آنقدر قوی هستند که فضازمان خم می‌شود و اجسام و خود فضازمان به نزدیکی سرعت نور می‌رسند. در این سرعت‌ها، زمان ظاهراً کند می‌شود؛ به‌طوری‌که فردی که به‌مدت ۶ ساعت در فضاپیمایی به دور سیاه‌چاله می‌چرخد، ۳۶ دقیقه کندتر از همسفران خود در سفینه‌ی مادر پیر می‌شود.

تماشا در یوتیوب

رایج‌ترین سیاه‌چاله‌های جهان هم‌اندازه‌ی ستارگان هستند. این سیاه‌چاله‌ها با جرم ستاره‌ای، افق رویداد کوچکی دارند و تغییرات گرانشی شدید در فواصل اندک، نیروهای کشندی عظیمی را در اطرافشان به‌وجود می‌آورد. اجسامی که به سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار نزدیک می‌شوند، اغلب پیش از آنکه حتی به افق رویداد برسند، در فراآیندی به نام اسپاگتی‌سازی متلاشی می‌شوند. تصور کنید که ابتدا با پا در سیاه‌چاله می‌افتید. در این وضعیت، گرانشی که روی پاهایتان اثر می‌گذارد، قوی‌تر از گرانش تأثیرگذار بر سرتان است و موجب می‌شود بدنتان مثل ماکارونی کش بیاید.

در شبیه‌سازی جدید، جرمی اشنیتمن، اخترفیزیکدان از مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، تصمیم گرفت تا نشان دهد که اگر فردی بیش‌ازحد به یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم، مانند نمونه‌ی واقع در مرکز راه شیری نزدیک شود، چه بلایی بر سرش می‌آید. سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم به لطف اندازه‌شان در مقایسه با سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار، مانند دریاهای وسیع و آرام هستند. اگر در یکی از آن‌ها سقوط کنید، همچنان اثر اسپاگتی را تجربه خواهید کرد، اما احتمالاً پیش از آن باید افق رویداد را پشت سر بگذارید.

دانشمندان به‌وسیله‌ی تلسکوپ ایونت هورایزن از سیاه‌چاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری عکس‌برداری کرده‌اند. این سیاه‌چاله در تصاویر مانند دوناتی از گاز درخشان به‌نظر می‌آید که به دور نقطه‌ای از تاریکی بی‌نهایت درحال چرخیدن است. در شبیه‌سازی جدید، بیننده از طریق همین دونات یا به عبارت دقیق‌تر قرص برافزایشی به درون سیاه‌چاله سقوط می‌کند. وقتی بیننده به افق رویداد می‌رسد، آسمان باریک می‌شود و سیاهی شروع به احاطه‌ی آن می‌کند. در این نقطه، نور به درون می‌تابد، اما هرگز نمی‌تواند سیاه‌چاله را ترک کند.

نیروهای خردکننده‌ی گرانشی، ناظر را فقط ۱۲٫۸ ثانیه پس از عبور از افق رویداد نابود می‌کنند. چند میکروثانیه بعد، هر آنچه از ماده‌ی فوق‌فشرده به‌ جا مانده است، به تکینگی یا مرکز سیاه‌چاله می‌رسد. رسیدن از افق رویداد تا تکینگی، سفری ۱۲۸ هزار کیلومتری است، اما در یک چشم برهم‌زدن اتفاق می‌افتد.

اشنیتمن همچنین یک سناریوی غیرمرگبار را شبیه‌سازی کرد که در آن یک فضانورد چند بار به دور سیاه‌چاله می‌چرخد و سپس به فضا می‌گریزد. او در بیانیه‌ای گفت: «شبیه‌سازی این فرایندهای دور از تصور به من کمک می‌کند تا ریاضیات نسبیت را به پیامدهای واقعی در جهان واقعی متصل کنم.»