رویای سفر به سیاهچاله؛ طرحی جسورانه برای حرکت با یکسوم سرعت نور
نگاهی به برنامه رادیکال یک اخترفیزیکدان برای رسیدن به سیاهچالهها در کمتر از یک قرن
در ۱۰ آوریل ۲۰۱۹، یک سیاهچاله «اینترنت را منفجر کرد». در آن روز، نخستین تصویر تاریخ از یک سیاهچاله منتشر شد؛ تصویری از سیاهچاله ابرپرجرم (Supermassive Black Hole) واقع در مرکز کهکشان مسیه ۸۷ (Messier 87 یا M87) که توسط پروژه تلسکوپ افق رویداد (Event Horizon Telescope – EHT) ثبت شده بود.
سه سال بعد، در دستاوردی به همان اندازه شگفتانگیز، EHT تصویری از سیاهچاله ابرپرجرم مرکز کهکشان خودمان، یعنی کمان A* (Sagittarius A* یا Sag A*) منتشر کرد.
امروز ما میتوانیم سیاهچالهها را ببینیم؛ اما هنوز نمیتوانیم فضاپیمایی به سوی آنها بفرستیم.
چشمانداز یک اخترفیزیکدان: سفر در یک قرن آینده
کوزیمو بامبی (Cosimo Bambi)، اخترفیزیکدان دانشگاه فودان (Fudan University) در چین، چشماندازی جسورانه دارد. او معتقد است که سفر به یک سیاهچاله میتواند در حدود یک قرن آینده ممکن شود—به شرطی که بتوانیم فضاپیمایی فوقسبک بسازیم که با پرتوی لیزر شتاب بگیرد.
مشکل اصلی فاصله است:
- کمان A* حدود ۲۶ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد.
- گایا-بیاچ۱ (Gaia-BH1)، نزدیکترین سیاهچاله با جرم ستارهایِ شناختهشده، حدود ۱۵۶۰ سال نوری از ما دور است.
با این حال، بامبی گزینههای نزدیکتری را محتمل میداند. او فکر میکند ممکن است یک سیاهچاله کوچکتر در فاصلهای به نزدیکی ۲۰ تا ۲۵ سال نوری از زمین پنهان شده باشد.
آیا سیاهچالههای نزدیکتری وجود دارند؟
این ایده کاملاً بیپایه نیست. هرچند فاصله ۲۰ سال نوری شاید خوشبینانه باشد، اما در سال ۲۰۲۳، تیمی از پژوهشگران از دانشگاه پادوا (University of Padua) در ایتالیا و دانشگاه بارسلونا (University of Barcelona) در اسپانیا پیشنهاد کردند که ممکن است سیاهچالههایی با جرم ستارهای حتی در فاصلهای حدود ۱۵۰ سال نوری از زمین وجود داشته باشند.
این سیاهچالههای فرضی احتمالاً در خوشه باز هایادس (Hyades Open Cluster) قرار دارند؛ گروهی از ستارگان با سن و ترکیب شیمیایی مشابه که بهطور سست با گرانش کنار هم نگه داشته شدهاند.
وقتی پژوهشگران شبیهسازیهایی انجام دادند تا جرم و اندازه این خوشه را بازسازی کنند، دریافتند که تنها راه رسیدن به اعداد درست، اضافه کردن سیاهچالهها به مدلهاست.
البته وجود واقعی این سیاهچالهها هنوز تأیید نشده است.
چرا دیدن سیاهچالهها اینقدر سخت است؟
مشاهده این اجرام بهشدت دشوار است، زیرا:
- سیاهچالهها نوری ساطع نمیکنند.
- سیاهچالههای با جرم ستارهای معمولاً دیسک برافزایشی عظیم (Accretion Disk) ندارند؛ همان چیزی که امکان تصویربرداری از سیاهچاله M87 و کمان A* را فراهم کرد.
حتی اگر—آنطور که بامبی در مطالعه خود پیشنهاد میکند—نزدیکترین سیاهچالهها کمی دورتر از ۲۰ تا ۲۵ سال نوری باشند و از نظر نظری بتوان با فضاپیمایی که با سرعت نور حرکت میکند در حدود ۱۵۰ سال به آنها رسید، باز هم یک مانع بزرگ وجود دارد: ساخت فضاپیمایی که هم بهاندازه کافی سبک باشد و هم بتواند با چنین سرعتی حرکت کند.
راهحل پیشنهادی: ریزفضاپیماها با بادبان نوری
پیشنهاد بامبی استفاده از ریزفضاپیماها با بادبان نوری (Light Sail Micro-Spacecraft) است؛ مفهومی که پیشتر هم برای مشاهده نزدیک اجرام دوردست مطرح شده بود.
یکی از شناختهشدهترین نمونهها، پروژه Breakthrough Starshot است که قصد دارد گروهی از نانوکاوشگرها (Nanocrafts) را به نزدیکترین منظومه ستارهای، یعنی آلفا قنطورس (Alpha Centauri)، بفرستد.
ریزفضاپیماهایی که بامبی در نظر دارد:
- وزنی در حد یک گیره کاغذ دارند،
- مجهز به ریزتراشهها هستند،
- به بادبانهای نوری متصل میشوند،
- و با لیزرهای مستقر روی زمین شتاب میگیرند.
پروژه Breakthrough Starshot هدفگذاری کرده به سرعتی حدود ۱۰۰ میلیون مایل در ساعت برسد؛ یعنی تقریباً یکسوم سرعت نور. بامبی نیز دقیقاً چنین سرعتی را مدنظر دارد.
زمان سفر: دههها تا قرنها
اگر فضاپیمایی با یکسوم سرعت نور حرکت کند:
- رسیدن به یک سیاهچاله در فاصله ۲۰ تا ۲۵ سال نوری حدود ۷۰ سال طول میکشد.
- ارسال دادهها به زمین نیز حدود ۲۰ سال دیگر زمان خواهد برد.
اگر هیچ سیاهچالهای به این نزدیکی وجود نداشته باشد، مقصد بعدی میتواند خوشه هایادس باشد؛ سفری که دستکم ۴۲۰ سال به طول میانجامد.
آیا این فناوری دستیافتنی است؟
بدیهی است که هیچیک از این برنامهها پیش از توسعه فناوری لازم قابل اجرا نیست. با این حال، بامبی معتقد است که به دلیل هزینه کمتر و پیشرفتهای سریع فناوری، زیرساختهای لازم برای یک گله نانوکاوشگر (Nanocraft Swarm) ممکن است در ۳۰ سال آینده فراهم شود.
او در بیانیهای مطبوعاتی میگوید: «ممکن است واقعاً دیوانهوار به نظر برسد و از یک نظر شبیه علمی–تخیلی باشد. اما زمانی مردم میگفتند هرگز نمیتوانیم امواج گرانشی (Gravitational Waves) را آشکارسازی کنیم، چون بیش از حد ضعیفاند—اما ۱۰۰ سال بعد این کار را کردیم.
همچنین فکر میکردند هرگز نمیتوانیم سایه سیاهچالهها را ببینیم. حالا، ۵۰ سال بعد، از دو سیاهچاله تصویر داریم.»
این طرح شاید هنوز روی کاغذ باشد، اما تاریخ علم نشان داده که بسیاری از «ایدههای غیرممکن»، با گذر زمان به واقعیتهای انقلابی تبدیل شدهاند. شاید سفر به سیاهچاله، قدم بعدی جسورانه بشر در اکتشاف کیهان باشد.
