سیاهچاله‌ها چگونه کار می‌کنند؟

علم تخیلی اغلب از مفهوم سیاهچاله‌ها به عنوان یک وسیله داستانی استفاده می‌کند و آن‌ها را به عنوان دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر یا وسایل سفر در زمان به تصویر می‌کشد. اما وقتی داستان را کنار بگذاریم، واقعاً چه اتفاقی در داخل این موجودات ترسناک و دور افتاده می‌افتد؟

به طور خلاصه، سیاه چاله‌ گودال‌های عظیمی از گرانش هستند که به دلیل مراکز فوق‌العاده متراکم یا تکینگی‌هایشان، فضا-زمان را خم می‌کنند. هنگامی که یک ستاره می‌میرد، به سرعت به سمت داخل فرو می‌ریزد. با فروپاشی، ستاره به یک ابرنواختر منفجر می‌شود – یک انفجار فاجعه‌بار از مواد بیرونی آن. ستاره در حال مرگ به فروپاشی ادامه می‌دهد تا زمانی که به یک تکینگی تبدیل شود – چیزی که از حجم صفر و چگالی بی‌نهایت تشکیل شده است. این تناقض ظاهراً غیرممکن است که باعث ایجاد یک سیاهچاله می‌شود.

چگالی شدید تکینگی جدید همه چیز را به سمت خود می‌کشد، از جمله فضا-زمان. فضا-زمان، به معنای بسیار ساده، اتحاد فضا و زمان به عنوان یک پیوستار چهار بعدی است. پس اگر آن را خم کنید چه اتفاقی می‌افتد؟ خوب، اگر یک سیاهچاله را از نزدیک تجربه کنید، زمان قطعا بسیار متفاوت از آنچه در اینجا روی زمین است حرکت می‌کند. اگر فضا-زمان را به عنوان یک صفحه صاف معلق از خمیر بازی تصور کنید، ایجاد یک تکینگی مانند قرار دادن یک مرمر در مرکز است. مرمر صفحه را به شدت به سمت پایین خم می‌کند، که هرگونه تعامل با صفحه را به سمت مرمر کشیده می‌کند. همین اتفاق برای سیاهچاله‌ها نیز می‌افتد، اگرچه اعوجاجی که تجربه خواهید کرد کمی شدیدتر از چیزی است که خمیر بازی می‌تواند ایجاد کند.

در لبه یک سیاهچاله یا افق رویداد، زمان شروع به کند شدن نجومی می‌کند. هر چه بیشتر به داخل یک سیاهچاله بروید، زمان بیشتر تحریف می‌شود. برخی از نظریه‌ها حتی پیشنهاد می‌کنند که اگر بتوانید از ورود اولیه به یک سیاهچاله جان سالم به در ببرید، داخل آن تصاویر آینده و گذشته را همزمان تولید می‌کند – ایده‌ای که با نظریه چندجهانی جهان سازگار است. در حالی که این یک مفهوم جالب است – و بدون شک منشاء بسیاری از آثار علمی تخیلی مورد علاقه است – به دلیل غیرقابل دسترسی بودن سیاهچاله‌ها، هیچ راه شناخته شده‌ای برای آزمایش آن وجود ندارد. با این حال، آنچه به طور کلی پذیرفته شده است این است که به دلیل تحریف فضا-زمان توسط یک سیاهچاله، زمان در پایه افق رویداد آن بسیار کندتر از زمان روی زمین می‌گذرد.

سیاهچاله‌ها پیدا کردنشان سخت است، اما اگر نه تنها یکی پیدا کنید بلکه به داخل آن بروید، متوجه خواهید شد که کشنده است. نیروی گرانشی شدید ناشی از تکینگی با نرخ‌های مختلف می‌کشد، بسته به موقعیت نسبی به مرکز، که می‌تواند اثر «اسپاگتی شدن» را بر هر جسم بدشانسی که به دام افتاده باشد، ایجاد کند. همانطور که این کلمه نشان می‌دهد، اسپاگتی شدن جسم مورد نظر را طوری کشیده می‌کند که شبیه اسپاگتی شود.

ممکن است هرگز نتوانیم دقیقاً ثابت کنیم که داخل سیاهچاله‌ها چه اتفاقی می‌افتد، اگرچه بسیاری از دانشمندان ارتباط بین تکینگی‌ها و نظریه بیگ بنگ را برقرار می‌کنند، که پیشنهاد می‌کند جهان ما از چیزی که می‌توانست یک تکینگی باشد، منفجر شده و به وجود آمده است.