کرم‌چاله‌های کیهانی ممکن است واقعا وجود داشته باشند

کرمچاله فضایی

نظریه نسبیت عام اینشتین روش تفکر ما درباره مفاهیم بنیادی در فیزیک از قبیل فضا و زمان را عمیقا تغییر داد. اما معماهایی ژرف را باقی گذاشت. یکی از آن‌ها سیاه‌چاله‌ها بود، که بدون چون و چرا طی سال‌های اخیر کشف شده‌اند.

دیگر معما، کرم‌چاله‌ها هستند- تونل‌های متصل کننده دو نقطه در فضا-زمان، که می‌توانند از لحاظ نظری میان‌برهایی برای مسافران فضایی باشند.

کرم‌چاله‌ها همچنان در مرز خیال هستند. اما برخی دانشمندان تصور می‌کنند ما به زودی قادر به یافتن آن‌ها نیز خواهیم شد. طی چند ماه اخیر، چندین پژوهش جدید روش‌های جذابی برای یافتن آن‌‌ها پیشنهاد داده‌اند.

سیاه‌چاله‌ها و کرم‌چاله‌ها جواب‌های خاصی از معادلات اینشتین هستند، که وقتی ساختار فضا زمان به شدت خمیده می‌شود ظهور پیدا می‌کنند. برای مثال، وقتی ماده بی‌نهایت چگال باشد، بافتار فضا زمان می‌تواند آن‌چنان خمیده شود که حتی نور نیز نتواند از آن بگریزد. این در واقع یک سیاه‌چاله است.

همچنان‌که نظریه امکان کشیده شدن و خمیده شدن فضا زمان را می‌دهد، می‌توان انواع دیگری از حالت‌ها را نیز تصور کرد. در سال ۱۹۳۵، اینشتین و همکارش ناتان روزن دو صفحه از فضا زمان را که می‌توانند از طریق یک تونل یا پل بین دو جهان به هم متصل شوند را توصیف کردند. این یک نوع از کرم‌چاله‌ها بود- و از آن زمان انواع متعددی کرم‌چاله پیشنهاد گردیده‌اند.

برخی کرم‌چاله‌ها ممکن است «قابل عبور» باشند، یعنی انسان می‌تواند از میان آن‌ها عبور کند. آن‌ها می‌بایست به اندازه کافی بزرگ باشند و با وجود گرانش که می‌خواهد آن‌ها را ببندد، آنقدر بتوانند باز بمانند که انسان عبور کند. برای این‌که فضا زمان را بتوان رو به بیرون باز کرد تا کرم‌چاله قابل عبور باشد، نیاز به مقادیر عظیمی «انرژی منفی» خواهیم داشت.

به نظر علمی-تخیلی می‌آید؟ ما می‌دانیم که انرژی منفی وجود دارد، مقادیر کمی از آن هم‌اکنون در آزمایشگاه‌ها تولید شده‌اند. همین‌طور می‌دانیم که در پس انبساط شتابدار کیهانی، انرژی منفی وجود دارد. پس شاید طبیعت راهی برای ایجاد کرم‌چاله‌ها یافته باشد.

یافتن کرم‌چاله‌ها در آسمان

چگونه می‌توان ثابت کرد که کرم‌چاله‌ها وجود دارند؟ اخیرا در مقاله‌ای که در MNRAS چاپ شده است، ستاره‌شناسان روس مطرح کرده‌اند که شاید در مرکز برخی از درخشان‌ترین کهکشان‌ها کرم‌چاله‌ وجود داشته باشد و برخی روش‌های رصدی برای یافتن آن‌ها پیشنهاد کرده‌اند. این ایده بر اساس چگونگی آن است که اگر ماده‌ای که از یک سمت کرم‌چاله بیرون می‌آید با ماده‌ای که در حال سقوط به درون آن است برخورد کند. محاسبات نشان می‌دهند که برخورد بین این دو ماده از دو سوی مخالف کرم‌چاله منظره‌ای از تابش پرتوهای گاما حاصل خواهد کرد که ما می‌توانیم با تلسکوپ‌ها سعی کنیم مشاهده نمائیم.

این تابش می‌تواند کلید تمایز بین یک کرم‌چاله و یک سیاه‌چاله باشد، که پیش‌تر تصور می‌شد از بیرون غیر قابل تمیز هستند. سیاه‌چاله‌ها می‌بایست پرتوهای گامای کمتری تولید کنند و آن‌ها را به صورت جت‌هایی به بیرون پرتاب کنند، در حالی‌که تابش پرتوی گامای تولید شده توسط یک کرم‌چاله در یک کره‌ی غول‌پیکر محصور خواهد بود. اگرچه نوعی از کرم‌چاله که در این پژوهش در نظر گرفته شده قابل عبور است، اما عبور از آن سفر خوشایندی نخواهد بود. زیرا بسیار نزدیک به مرکز یک کهکشان فعال خواهد بود، که دمای بسیار بالایی دارد و همه چیز را مثل سیب‌زمینی برشته خواهد کرد. اما این حالت برای همه کرم‌چاله‌ها نخواهد بود، برخی از آن‌ها دور از مرکز کهکشان‌ها هستند.

این ایده که مرکز کهکشان‌ها حاوی یک کرمچاله است ایده جدیدی نیست. سیاه‌چاله‌ی ابر پُرجرم در قلب راه شیری را در نظر بگیرید. این سیاه‌چاله با زحمت بسیار زیاد با مسیریابی مدار ستارگان در نزدیک سیاه‌چاله، کشف شد که دستاوردی بزرگ بود و برنده نوبل فیزیک ۲۰۲۰ شد. اما مقاله‌ی جدیدی پیشنهاد کرده است که این کشش گرانشی مشاهده شده در مرکز کهکشان ممکن است ناشی از یک کرم‌چاله باشد.

بر خلاف یک سیاه‌چاله، یک کرم‌چاله می‌تواند بخشی از گرانش ناشی از اجرامی که در سمت دیگر قرار دارند را «نشت» دهد. این کنش گرانشی شبح‌وار یک ضربه‌ی کوچک در حرکت ستارگان در نزدیک مرکز کهکشان ایجاد خواهد کرد. طبق این مطالعه، این اثر مشخص می‌بایست در رصدهای آینده که حساسیت ابزارهای ما کمی پیشرفته‌تر می‌شود، قابل اندازه‌گیری باشد.

هم‌زمان، پژوهشی دیگر کشف برخی الگوهای «دایره‌ایِ رادیوییِ عجیب» در آسمان را گزارش کرده‌اند. این دایره‌ها از این نظر عجیب هستند که آن‌ها بسیار عظیم هستند و تاکنون به اجرام قابل مشاهده‌ای مرتبط نشده‌اند. اکنون، آن‌ها هر توجیه متداولی را زیر سؤال می‌برند، بنابراین کرم‌چاله‌ها ممکن است یک دلیل محتمل برای آن‌ها باشند.

یک قوطی پر از کِرم

کرم‌چاله‌ها جایگاه محکمی در تصور جمعی ما دارند. به یک تعبیر، آن‌ها شکل لذت‌بخشی از راه فرار هستند. بر خلاف سیاه‌چاله‌ها که به شکل یک موجود ترسناک هستند که هر چیزی که به نزدیک آن‌ها می‌رسد را به درون خود می‌کشند، کرم‌چاله‌ها ممکن است امکان سفر به نقاط دوردست با سرعتی بیش از سرعت نور را بدهند. حتی ممکن است در واقع به صورت ماشین‌های زمان عمل کنند، و یک سفر در زمان رو به عقب را نتیجه بدهند- آنچنان که استیون هاوکینگ در آخرین کتاب خود مطرح کرده است.

همچنین کرم‌چاله‌ها می‌توانند در مکانیک کوانتومی نیز سر برآورند. طبق مکانیک کوانتومی، ذرات می‌توانند از فضای تهی پدید آیند، و بلافاصله پس از آن از بین بروند. این پدیده در آزمایش‌های متعددی مشاهده شده است. و اگر ذرات می‌توانند خلق شوند، چرا کرم‌چاله‌ها نتوانند؟ فیزیکدان‌ها معتقدند کرم‌چاله‌ها شاید در کیهان نخستین از یک کف کوانتومی پدید آمده باشند. برخی از این «کرم‌چاله‌های نخستین» ممکن است همچنان امروز نیز باقی مانده باشند.

آزمایش‌های اخیر روی «تله پورت کوانتومی» – یک انتقال «تجزیه یافته» از اطلاعات کوانتومی از مکانی به مکان دیگر- مشخص کرده است که به طرز ترسناکی شبیه به دو سیاه‌چاله که از طریق یک کرم‌چاله به هم متصل هستند عمل می‌کند. این آزمایش‌ها ظاهرا «پارادوکس اطلاعات کوانتومی» که دلالت بر این دارد که اطلاعات فیزیکی می‌تواند برای همیشه در یک سیاه‌چاله نابود شود را حل می‌کنند. اما همچنین یک ارتباط عمیق بین نظریه‌های ناسازگارِ فیزیک کوانتوم و گرانش را مطرح می‌کند- که کرم‌چاله‌ها به هر دوی این‌ها مرتبط هستند- که ممکن است ابزاری برای ساخت یک «نظریه‌ی همه چیز» باشد.

این واقعیت که کرم‌چاله‌ها ممکن است نقشی در این تحولات جذاب داشته باشند بعید است که مورد توجه قرار نگیرد. ممکن است ما آن‌ها را ندیده باشیم، اما مطمئنا جایی آن بیرون هستند. ممکن است کرم‌چاله‌ها کمک به درک برخی از ژرف‌ترین اسرار کیهانی نظیر این‌که آیا جهان ما تنها یک جهان است یا جهان‌های دیگری نیز وجود دارد کنند.

منبع: The Conversation

لینک کوتاه مطلب : https://sciencetoday.ir/?p=5332

تحریریه علم روز

→ خواندن مطلب قبلی

آیا فیزیک به پایان خود رسیده است؟

خواندن مطلب بعدی ←

چهار روش شگفت‌انگیز که فیزیکِ کوانتوم واقعیت را به چالش می‌کشد

نوشتن نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *