From asteroids capable of destroying entire species, to gamma-ray bursts and supernovae that could exterminate life on Earth, outer space has no shortage of forces that could wreak havoc on our tiny planet. But there’s something in space that seems more terrifying than any of these – something that wipes out everything it comes near. Could the Earth be swallowed by a black hole?
از سیارکهایی که میتوانند تمام گونهها را منقرض کنند، تا انفجارهای امواج گاما و ابرنواخترها که میتوانند حیات زمینی را نابود کنند، فضای بیرونی از نظر نیروهایی که بتوانند زمین را نابود کنند هیچ کم ندارد. اما چیزی در فضا هست که ترسناکتر از همه اینها به نظر میرسد - چیزی که هرآنچه به آن نزدیک شود را ناپدید میکند. آیا ممکن است یک سیاهچاله زمین را قورت دهد؟
A black hole is an object so dense that space and time around it are inescapably modified, warped into an infinite sink. Nothing, not even light, can move fast enough to escape a black hole’s gravitational pull once it passes a certain boundary, known as the event horizon. Thus, a black hole is like a cosmic vacuum cleaner with infinite capacity, gobbling up everything in its path, and letting nothing out.
سیاهچاله چیزی است آنقدر چگال که فضا و زمان اطراف آن از تغییر راه فراری ندارند، و در حفرهای بیانتها چرخ میخورند. هیچ چیز، حتی نور نمیتواند به اندازه کافی سریع حرکت کند که از کشش گرانشی سیاهچاله فرار کند بعد از آنکه از مرزی مشخص عبور کرد، که افق رویداد نام دارد. بنابراین، یک سیاهچاله مانند یک جاروبرقی کیهانی است با ظرفیت بینهایت، که هر چیزی سر راهش باشد را میخورد، و هیچ چیز را جا نمیگذارد.
To determine whether a black hole could swallow the Earth, we first have to figure out where they are. But since they don’t emit light, how’s that possible? Fortunately, we’re able to observe their effect on the space around them. When matter approaches a black hole, the immense gravitational field accelerates it to high speed. This emits an enormous amount of light. And for objects too far away to be sucked in, the massive gravitational force still affects their orbits. If we observe several stars orbiting around an apparently empty point, a black hole could be leading the dance. Similarly, light that passes close enough to an event horizon will be deflected in a phenomenon known as gravitational lensing.
برای اندازهگیری اینکه آیا یک سیاهچاله میتواند زمین را قورت دهد، باید اول بفهمیم آنها کجا هستند. اما وقتی آنها نوری ساطع نمیکنند، چطور چنین چیزی ممکن است؟ خوشبختانه، میتوانیم اثر آنها بر فضای اطرافشان را مشاهده کنیم. وقتی ماده به یک سیاهچاله نزدیک میشود، میدان گرانش سهمگین تا سرعت بالا به آن شتاب میدهد. این مقدار بسیار زیادی نور آزاد میکند. و در اجسامی که خیلی دورتر از آن هستند که به داخل مکیده شوند، نیروی گرانش سهمگین هنوز بر مدار آنها اثر میگذارد. اگر ببینیم چندین ستاره دور فضایی به ظاهر خالی میگردند، یک سیاهچاله میتواند این رقص را رهبری کند. به طور مشابه، نوری که به اندازه کافی از نزدیکی افق رویداد عبور میکند به خاطر پدیدهای به نام لنزینگ گرانشی منحرف میشوند.
Most of the black holes that we’ve found can be thought of as two main types. The smaller ones, called stellar mass black holes, have a mass up to 100 times larger than that of our sun. They’re formed when a massive star consumes all its nuclear fuel and its core collapses. We’ve observed several of these objects as close as 3000 light-years away, and there could be up to 100 million small black holes just in the Milky Way galaxy. So should we be worried? Probably not. Despite their large mass, stellar black holes only have a radius of around 300 kilometers or less, making the chances of a direct hit with us miniscule. Although because their gravitational fields can affect a planet from a large distance, they could be dangerous even without a direct collision. If a typical stellar-mass black hole were to pass in the region of Neptune, the orbit of the Earth would be considerably modified, with dire results.
بیشتر سیاهچالههایی که کشف کردهایم میتوانند در دو دسته اصلی شناخته شوند. کوچکترها، که سیاهچالههای ستارهای نام دارند، و وزنی تا ۱۰۰ برابر بیشتر از خورشید ما دارند. آنها وقتی شکل میگیرند که یک ستاره عظیم تمام سوخت هستهای خود را مصرف میکند و هسته آن فرومیریزد. چندین نمونه از این اجرام را به نزدیکی ۳۰۰۰ سال نوری آن طرفتر رصد کردهایم، و ممکن است تا ۱۰۰ میلیون سیاهچاله کوچک فقط در کهکشان راه شیری وجود داشته باشد. پس باید نگران باشیم؟ احتمالا نه. با وجود جرم بالایشان، سیاهچالههای ستارهای شعاعی تنها در حدود ۳۰۰ کیلومتر یا کمتر دارند، که احتمال برخورد مستقیم آنها با ما را بسیار کم میکند. با این وجود، از آنجا که میدان گرانشی آنها میتواند بر سیارههای دوردست اثر بگذارد، حتی بدون برخورد مستقیم هم آنها میتوانند خطرناک باشند. اگر یک سیاهچاله ستارهای معمولی از محدوده نپتون عبور کند، مدار زمین به میزان قابل توجهی تغییر خواهد کرد، با نتایج وخیم.
Still, the combination of how small they are and how vast the galaxy is means that stellar black holes don’t give us much to worry about. But we still have to meet the second type: supermassive black holes. These have masses millions or billions times greater than that of our sun and have event horizons that could span billions of kilometers. These giants have grown to immense proportions by swallowing matter and merging with other black holes. Unlike their stellar cousins, supermassive black holes aren’t wandering through space. Instead, they lie at the center of galaxies, including our own. Our solar system is in a stable orbit around a supermassive black hole that resides at the center of the Milky Way, at a safe distance of 25,000 light-years. But that could change. If our galaxy collides with another, the Earth could be thrown towards the galactic center, close enough to the supermassive black hole to be eventually swallowed up. In fact, a collision with the Andromeda Galaxy is predicted to happen 4 billion years from now, which may not be great news for our home planet.
هنوز، ترکیب ابعاد کوچک آنها و ابعاد عظیم کهکشان یعنی سیاهچالههای ستارهای زیاد باعث نگرانی ما نیستند. اما هنوز باید با نوع دوم دیدار کنیم: سیاهچالههای کلانجرم. جرم آنها میلیونها یا میلیاردها برابر خورشید ماست و افق رویداد آنها میتواند میلیاردها کیلومتر گسترده باشد. این غولها با خوردن ماده و ادغام با دیگر سیاهچالهها تا این ابعاد عظیم رشد میکنند. برخلاف عموزادههای ستارهای آنها، سیاهچالههای کلانجرم در فضا سرگردان نیستند. در عوض، آنها در مرکز کهکشانها قرار دارند، از جمله کهکشان خود ما. منظومه خورشیدی ما در مداری پایدار حول یک سیاهچاله کلانجرم قرار دارد که در در مرکز راه شیری سکونت دارد، در فاصلهای امن به اندازه ۲۵٫۰۰۰ سال نوری. اما این میتواند تغییر کند. اگر کهکشان ما با کهکشانی دیگر برخورد کند، زمین به سمت مرکز کهکشان پرتاب خواهد شد، به اندازه کافی نزدیک به سیاهچاله کلانجرم که در نهایت قورت داده شود. در واقع، پیشبینی شده که برخورد با کهکشان آندرومدا ۴ میلیارد سال دیگر اتفاق میافتد، که خبر خوبی برای سیاره خانه ما نیست.
But before we judge them too harshly, black holes aren’t simply agents of destruction. They played a crucial role in the formation of galaxies, the building blocks of our universe. Far from being shadowy characters in the cosmic play, black holes have fundamentally contributed in making the universe a bright and astonishing place.
اما پیش از آنکه آنها را سخت قضاوت کنیم، سیاهچالهها به سادگی ماموران تخریب نیستند. آنها نقشی اساسی در شکلگیری کهکشانها بازی کردهاند، که سنگ بناهای جهان ما هستند. خیلی دور از شخصیتهایی موهوم در نمایش کیهان، سیاهچالهها نقشی اساسی در تبدیل جهان به جایی درخشان و فوقالعاده داشتهاند.