آیا ممکن است سیاه‌چاله فقط از نور تشکیل شود؟

بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین، مانعی برای شکل‌گیری سیاه‌چاله از نور وجود ندارد؛ اما آیا این فرضیه در عمل ممکن است؟

اگر مواد کافی را در یک نقطه فشرده کنید، فضا زمان در یک بوسه‌ی کیهانی به نام سیاه‌چاله، آن را می‌بلعد. تا آنجایی که به معادله‌های اینشتین مربوط می‌شود، این مواد شامل درخششی بدون جرم از تابش الکترومغناطیس است. با توجه به معادله‌ی E= mc^2 که هم‌ارزی بین جرم و انرژی را توصیف می‌کند، اگر مقدار کافی از نور را در یک نقطه جمع کنید، انرژی آن حداقل از نظر تئوری به خودی خود می‌تواند قادر به ایجاد سیاه‌چاله باشد.

با این‌حال پیش از آنکه لیزرهای تفنگی بزرگ را بردارید و بخواهید حفره‌هایی را در بستر جهان به وجود بیاورید، پژوهشگرهای دانشگاه کمپلوتنسه‌ی مادرید اسپانیا و دانشگاه واترلوی کانادا می‌خواهند چیزی را با شما درمیان بگذارند: پدیده‌ای به نام اثر شوینگر که می‌تواند همه چیز را پیش از آغاز غیرممکن سازد.

نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین توصیفی از خمیدگی فضازمان در پیوند با حضور انرژی، مانند انرژی موجود در یک جرم است. اگر جرم کافی را در یک نقطه به حد بسیار زیاد فشرده کنید، خمیدگی آن‌قدر شدید خواهد شد که هیچ‌چیز حتی نور نمی‌تواند از آن بگریزد.

در اواسط دهه‌ی ۱۹۵۰، جان ویلر، فیزیکدان نظری آمریکایی به این نتیجه رسید که روی کاغذ هیچ جنبه‌ای از نظریه انیشتین این احتمال را رد نمی‌کند که تراکم کافی از انرژی موجود در امواج گرانشی یا الکترومغناطیسی می‌تواند فضازمان را به اندازه‌ی کافی خم کند تا همان امواج را در جای خود نگه دارد. او این جسم عجیب را جئون نامید و آن را نوعی ذره‌ی بسیار ناپایدار فرضی درنظر گرفت.

امروزه جئون‌ها یادگاری از عصر تفکرات علمی هستند که کرم‌چاله‌ها و سفیدچاله‌ها را برایمان به ارمغان آوردند؛ اسباب‌بازی‌های نظری که به ما صرفا درباره‌ی محدودیت‌های مدل‌های ریاضی می‌گویند تا اینکه واقعیتی فیزیکی باشند.

با این‌حال یک نوع از جئونی که ویلر آن را «کوگل‌بلیتس» می‌خواند، در داستان‌های علمی‌تخیلی به عنوان منبع یک نیروی خارق‌العاده شناخته می‌شود. این واژه که کلمه‌ی آلمانی به معنی «صاعقه‌ی گوی‌مانند» است، به سیاه‌چاله‌های بسیار کوچک در ابعاد پروتون اشاره دارد که در تراکم شدید پرتوهای پرانرژی نور مثل یک لیزر قدرتمند آینده‌نگرانه شکل می‌گیرند.

چشم‌انداز کوانتومی مانند کازینویی است که در آن موج‌های احتمالی به صورت پیوسته مانند چرخ‌های رولت قمار نوسان می‌کنند. شرط‌بندی‌های کوچک به ندرت سود خواهند داشت، اما با قرار دادن پول کافی روی میز، می‌توانید برد خود را تضمین کنید.

به طور مشابهی، یک میدان الکترومغناطیسی قوی در یک فضای خالی تقریبا تضمین می‌کند که جفت‌های الکترون و پوزیترونی از تلاطم‌ کوانتومی احتمال‌های بی‌انتها ظهور کنند. آلوارز دومینیگز در مقاله‌ای که هنوز در انتظار بررسی همتا به سر می‌برد، نشان داد که این پدیده که اثر شوینگر نام دارد، مانع از شکل‌گیری کوگل‌بلیتس‌ها در اندازه‌های تقریبا دو برابر سیاره مشتری تا کسری از ابعاد یک پروتون می‌شود.

در عمل، انباشته‌سازی مقدار زیادی نور در یک نقطه، انرژی کافی را برای جفت ذرات باردار فراهم می‌کند تا به صورت ناگهانی با سرعتی نزدیک به سرعت نور به وجود بیایند و ناپدید شوند. در نتیجه مانع از رشد حفره‌ی فضازمان و تبدیل آن به یک افق رویداد منطبق با تعریف سیاه‌چاله می‌شوند. به نوشته‌ی پژوهشگرها:

تحلیل ما قویا نشان می‌دهد که شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها صرفا از پرتوهای الکترومغناطیسی چه با تراکم نور در یک آزمایشگاه فرضی چه به صورت پدیده‌ی نجومی طبیعی، غیرممکن است.

با این‌حال، تمام احتمال‌ها به طور کامل حذف نمی‌شوند. پژوهشگرها تأکید می‌کنند که در شرایط فوق‌العاده شدید جهان آغازین ممکن است همه چیز متفاوت بوده باشد. دیگر شکل‌های جئون مثل نوع مبتنی بر امواج گرانشی همچنان به صورت یک معما باقی مانده‌اند که ممکن است در کیهان آغازین وجود داشته باشند.

مقاله در پایگاه پیش انتشار آرکایو در دسترس است.

به قلم : سرکار خانم سارا ارجمند

منبع : زومیت