نوبل فیزیک به تاریک‌ترین راز جهان رسید

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۰ برای کاوشگران سیاهچاله‌هاجایزه نوبل امسال به سه اخترفیزیک‌دان برای کاری که واقعا از این کره خاکی فراتر بود، رسید. راجر پنروز، ریاضی‌دانی در دانشگاه آکسفورد، نیمی از جایزه ۱.۱ میلیون دلاری را برای اثبات پیوندی میان تئوری نسبیت عام اینشتین و وجود سیاه‌چاله‌ها گرفت. او برقراری این تئوری را هم‌ارز وجود سیاه‌چاله‌ها دانسته بود. نیم دیگر جایزه هم به راینهارد گنزل و آندرا گز برای دهه‌ها پژوهش‌های خستگی‌ناپذیر و جمع‌آوری مدارک درباره این هیولاهای سیاه در مرکز کهکشان خودمان رسید. ناگفته نماند که گز چهارمین زن برنده نوبل فیزیک است. ماری کوری در سال ۱۹۰۳، ماریا گوپرت مایر در سال ۱۹۶۳ و دانا استریکلند در سال ۲۰۱۸، سه زن دیگر برنده جایزه نوبل فیزیک بودند.سیاه‌چاله‌ها به خاطر ماهیت پیچیده و ناشناخته خود، نیازمند سال‌ها تحقیق، پژوهش و راستی‌آزمایی بوده و هستند. هرکدام از برندگان امسال نوبل فیزیک بیش از ۲۰ سال روی پروژه‌ خود وقت و انرژی صرف کرده و بالاخره در سال ۲۰۲۰ مزد زحمات‌شان را دریافت کردند و این خودش تداعی عملی حرفی از استیون هاوکینگ است: «یادت باشد تا به ستاره‌ها بنگری و نه به زمین زیر پایت. سعی کن تا منطقی برای چیزی که می‌بینی بیابی و تفکر کن در چیزی که باعث به وجود آمدن این عالم است. کنجکاو باش و بدان هرچقدر هم که زندگی سخت باشد، همیشه چیزی هست که می‌توانی در آن بهترین باشی و بدرخشی. تنها نکته این است که تسلیم نشوی.»بحر در کوزهیک سیاه‌چاله دقیقا یک چاله نیست، بلکه تقریبا عکس آن است. سیاه‌چاله جایی‌ست که مقدار بسیار زیادی جرم در فضایی بسیار کوچک و جمع‌وجور جای گرفته و همیشه این ظرفیت را دارد تا جرم بیشتری به داخل خود بکشد. این اشیاء اینقدر جرم و در نتیجه جاذبه دارند که هیچ چیز نمی‌تواند از آنها خارج شود؛ حتی نور!سیاه‌چاله‌ها فقط بزرگ نیستند، بلکه چگال نیز هستند. سیاه‌چاله‌ای به اندازه شهر نیویورک فرض کنید؛ این سیاه‌چاله جرم و جاذبه‌ای به اندازه خورشید دارد. در مرکز سیاه‌چاله‌ها ناحیه‌ای گیج‌کننده برای فیزیک‌دان‌ها به نام تکینگی وجود دارد که در آن قوانین فیزیکی دیگر صدق نمی‌کند. شکی نیست که ماهیت این اجرام عجیب و غریب‌ است!برنده‌ها و پژوهش‌هایشاندوید هویلند که ریاست نوبل فیزیک امسال را بر عهده داشت، در خصوص این جایزه بیان کرده است: «برای سالیان سال است که فیزیک‌دان‌ها اصل موضوع سیاه‌چاله‌ها را به چالش کشیده‌اند.» او همچنین اشاره کرده که نوبل امسال کشف یکی از هیجان‌انگیزترین اجرام در جهان را تجلیل می‌کند. «پنروز» استراتژی‌هایی اختراع کرد تا از عهده پیچیدگی‌های سیاه‌چاله‌ها برآید. تحقیقات او نشان داد که سیاه‌چاله‌ها فقط ایده‌های ریاضی که در تئوری اینشتین پیشنهاد شده بود، نیستند. ریاضیات او نشان داد آن‌ها می‌توانند در شرایطی خاص در کیهان واقعا وجود داشته باشند. در سال ۱۹۶۵ میلادی او مقاله‌ای در physical review letters منتشر کرد. او در این مقاله شرح داد چگونه جرم فرو می‌پاشد تا سیاه‌ چاله‌ها تشکیل شوند و همچنین به وجود تکینگی در مرکزشان اشاره کرد.برخی از این ایده‌های پنروز زمانی به ذهن او خطور می‌کرد که در او حال پیاده‌روی در جنگل بود! پنروز بیان می‌کند: «هنگامی که قدم می‌زدم به این سوالات نیز فکر می‌کردم... فکر می‌کردم چطور خواهد بود اگر در این وضعیت باشیم؛ در حالی که این همه جرم اطراف ما در حال فروپاشی است و بعد از آن چه پیش خواهد آمد؟»«گز» و «گنزل» کارشان را در دهه ۹۰ میلادی شروع کردند. هر کدام تیم‌هایی را هدایت می‌کردند که از تلسکوپ‌ها برای نمایان کردن مرکز راه شیری استفاده می‌کرد. آن‌ها مسیرهای دوران ستارگان را که دور مرکز کهکشان به سرعت می‌چرخیدند، اندازه‌گیری می‌کردند. آن ستاره‌ها آنقدر سریع حرکت می‌کردند که هر دو تیم دریافتند یک جرم بسیار بزرگ و چگال مانند سیاه‌چاله باید در آنجا حضور داشته باشد تا خط سیر این ستاره‌ها را توجیه کند. این پژوهش که دهه‌ها و تا به امروز طول کشیده، مهر تأییدی بر وجود سیاه‌چاله‌ها زده است. آن‌ها همچنین به اثبات پیش‌بینی‌های نسبیت عام اینشتین کمک کردند.سیاه‌چاله مرکزی کهکشان راه شیری Sagittarius A* نام دارد و این راز تاریک جرمی ۴ میلیون برابر خورشید را در خود جمع کرده است. دانشمندان اکنون بر این باورند که در مرکز هر کهکشان یک سیاه‌چاله جا خوش کرده است.فاطمه خسروی