سرنخ تازه از جیمز وب: آیا جهان ما درون سیاه‌چاله به‌دام افتاده است؟
بدون شک تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) از زمان پرتابش دیدگاه ما نسبت به کیهان اولیه را متحول کرده است، اما یافته‌های جدید آن می‌توانند اخترشناسان را دچار مشکل کنند. در واقع جیمز وب می‌تواند با اشاره‌ی احتمالی به اینکه هرچیزی که در اطراف خود می‌بینیم درون سیاه‌چاله محصور شده است، نکات عمیقی را درباره‌ی تولد کیهان به ما بگوید.
یکی از یافته‌های تلسکوپ ۱۰ میلیارد دلاری جیمز وب که رصد کیهان را در تابستان ۲۰۲۲ آغاز کرد، این بود که بیشترین بخش اعماق فضا و کهکشان‌های اولیه‌ای که تاکنون مشاهده شده‌اند در یک جهت می‌چرخند. درحالی‌که دوسوم کهکشان‌ها در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخند، یک‌سوم دیگر چرخشی خلاف عقربه‌های ساعت دارند.
در یک جهان تصادفی، دانشمندان انتظار دارند ۵۰ درصد از کهکشان را در حال چرخش در یک جهت ببینند در حالی که ۵۰ درصد دیگر در جهت دیگر می‌چرخند. پژوهش جدید نشان می‌دهد جهتی ترجیحی برای چرخش کهکشانی وجود دارد.
رصدهای ۲۶۳ کهکشان که این رقص کیهانی هماهنگ عجیب و غریب را آشکار کردند، به عنوان بخشی از بررسی فراکهکشانی پیشرفته عمیق تلسکوپ جیمز وب یا به اختصار JADES جمع‌آوری شد. لیور شامیر، سرپرست پژوهشگرها و دانشیار علوم کامپیوتر کالج مهندسی کالج آر آیس در بیانیه‌ای گفت:
هنوز مشخص نیست که چه چیزی باعث این اتفاق می‌شود، اما دو توضیح اولیه وجود دارند. یک توضیح این است که جهان به صورت چرخشی متولد شده است. این توضیح با نظریه‌هایی مانند کیهان‌شناسی سیاه‌چاله منطبق است که فرض می‌کند کل جهان درون یک سیاه‌چاله قرار دارد؛ اما اگر جهان واقعا چرخان به دنیا آمده باشد، به این معنی است که نظریه‌های موجود در مورد کیهان ناقص هستند.
متولد سیاه‌چاله؟
کیهان‌شناسی سیاه‌چاله موسوم به «کیهان‌شناسی شوارتزشیلد» بیان می‌کند که جهان قابل مشاهده‌ی ما ممکن است درون یک سیاه‌چاله باشد که درون جهان مادر و بزرگ‌تری قرار گرفته است. این ایده برای اولین بار توسط راج کومار پاتریا، فیزیکدان نظری و ریاضیدانی به نام آی. جی. گود معرفی شد. بر اساس این فرضیه «شعاع شوارتزشیلد» که بیشتر به عنوان «افق رویداد» شناخته می‌شود (مرزی که از درون آن هیچ‌چیز نمی‌تواند از سیاه‌چاله فرار کند، حتی نور) همچنین افق جهان مرئی است.
به این ترتیب یک مفهوم دیگر هم وجود دارد؛ هر سیاه‌چاله در جهان ما می‌تواند دریچه‌ای به روی یک «جهان نوزاد» دیگر باشد. این جهان‌ها برای ما قابل مشاهده نیستند؛ زیرا پشت یک افق رویداد قرار دارند. یک نقطه تله نور یک‌طرفه و بدون بازگشت که نور نمی‌تواند از آن فرار کند، به‌گونه‌ای که اطلاعات هرگز نمی‌تواند از داخل سیاه‌چاله به ناظر خارجی برسد. این نظریه توسط فیزیکدان نظری لهستانی به نام نیکودم پاپلاوسکی از دانشگاه نیوهاون حمایت شده است.
- چرا برخی فیزیک‌دان‌ها فکر می‌کنند درون سیاه‌چاله زندگی می‌کنیم؟27 اردیبهشت 03مطالعه '4
- آیا ممکن است زمین درون سیاه‌چاله قرار داشته باشد؟31 خرداد 02مطالعه '2
سیاه‌چاله‌ها زمانی به وجود می‌آیند که هسته‌ی یک ستاره کلان‌جرم دچار فروپاشی می‌شود. در قلب این ستاره ماده با چگالی بسیار بالا فراتر از هرچیزی در جهان شناخته‌شده قرار دارد. در نظریه پوپلاوسکی در نهایت اتصال بین پیچش و چرخش ماده و اسپین بسیار قوی می‌شود و از فشرده‌شدن نامحدود ماده به تکینگی جلوگیری می‌کند. پوپلاوسکی می‌گوید:
ماده در عوض به وضعیت چگالی بسیار زیادی متناهی می‌رسد، فروپاشی متوقف می‌شود مانند یک فنر فشرده شده تحت جهش قرار می‌گیرد و به سرعت شروع به انبساط می‌کند. نیروهای گرانشی بسیار قوی در نزدیکی این حالت باعث تولید شدید ذرات می‌شوند و به این صورت جرم درون سیاه‌چاله را به اندازه‌ی چندین مرتبه افزایش می‌دهند و دافعه گرانشی را تقویت می‌کند که باعث تقویت جهش می‌شود.
پوپلاوسکی در ادامه گفت که عقب‌نشینی سریع پس از یک جهش بزرگ می‌تواند همان عامل انبساط جهان باشد؛ رویدادی که آن را بیگ‌بنگ می‌نامیم. این رویداد یک دوره متناهی از تورم کیهانی ایجاد کرد که توضیح می‌دهد چرا جهانی که امروز مشاهده می‌کنیم در بزرگ‌ترین مقیاس‌ها مسطح، همگن و همسان‌گرد به نظر می‌رسد.
بنابراین پیچش گرانشی در نسخه‌ی گسترش‌یافته از نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین، توضیح نظری محتملی از سناریویی ارائه می‌کند که بر اساس آن هر سیاه‌چاله یک جهان جدید و نوزاد در درون خود ایجاد می‌کند و به پل اینشتین- روزن یا «کرم‌چاله» تبدیل می‌شود که این جهان را به جهان والد وصل می‌کند.
طبق نظریه‌ی یادشده در جهان جدید، جهان والد به عنوان سمت دیگری از سفید‌چاله جهان جدید ظاهر می‌شود؛ منطقه‌ای از فضا که نمی‌توان از بیرون وارد آن شد و می‌توان آن را به عنوان معکوس سیاه‌چاله درنظر گرفت. بر این اساس، جهان خودمان می‌تواند درون سیاه‌چاله‌ای باشد که در جهان دیگری وجود دارد. پوپلاوسکی در ادامه می‌گوید:
حرکت ماده از طریق مرز سیاه‌چاله که افق رویداد نامیده می‌شود تنها در یک جهت می‌تواند اتفاق بیفتد که عدم تقارن گذشته-آینده را در افق و بنابراین در همه جای جهان نوزاد فراهم می‌کند؛ بنابراین پیکان زمان در چنین جهانی از طریق پیچش از جهان مادر به ارث می‌رسد.
پوپلاوسکی درباره‌ی یافته‌های جدید جیمز وب گفت: «اگر جهان ما یک محور ترجیحی داشته باشد بسیار شگفت‌انگیز است. چنین محوری را می‌توان به طور طبیعی با این نظریه توضیح داد که جهان ما در آن سوی افق رویداد یک سیاه‌چاله‌ی موجود در جهان والد متولد شده است.»
سیاه‌چاله‌ها از ستارگان یا در مراکز کهکشان‌ها و به احتمال زیاد خوشه‌های کروی شکل می‌گیرند که همگی می‌چرخند. این بدان معناست که سیاه‌چاله‌ها هم می‌چرخند و محور چرخش یک سیاه‌چاله بر جهان ایجاد‌شده توسط سیاه‌چاله تأثیر می‌گذارد و خود را به عنوان یک محور ترجیحی نشان می‌دهد.
کشف جیمز وب مبنی بر اینکه کهکشان‌ها در جهت ترجیحی می‌چرخند، پشتوانه‌ی نظریه‌ی ایجاد جهان‌های جدید در سیاه‌چاله‌ها است. پیش از این، دانشمندان سرعت چرخش کهکشان ما را بسیار آهسته درنظر گرفته بودند تا تأثیری غیرقابل اغماض بر مشاهدات انجام شده توسط جیمز وب داشته باشد. شامیر در پایان گفت: «اگر واقعا چنین است باید در اندازه‌گیری‌های خود از فواصل در جهان دوردست را دوباره کالیبره کنیم. کالیبراسیون مجدد در اندازه‌گیری فواصل می‌تواند چندین سؤال حل‌نشده دیگر در کیهان‌شناسی مانند تفاوت در نرخ انبساط کیهان و خود کهکشان‌های بزرگ را توضیح دهد.
تحقیقات پژوهشگران در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است.