سیاه‌چاله رو که کسی ندیده. ولی توسط ریاضیات و فیزیک شبیه‌سازی شده. وقتی فهمیدم مواد از شمال و جنوب سیاه‌چاله می‌زنه بیرون متعجب شدم! انگار جاذبه در آن نقاط برعکس میشن. چرا؟ چون باید نیرویی برای غلبه بر جاذبه سیاه‌چاله و سپس نیرویی برای پرتاب به بیرون داشته‌باشیم.
اما چرا حلقه دور سیاه‌چاله شبیه زحل هست؟ منظورم این هست که چرا مثلا حلقه دور سیاه چاله خطوت شمال-جنوب سیاه‌چاله رو قطع نمی‌کنه؟
فکر میکنم این یک مسأله ریاضی باشه. یا شاید هم فیزیک.
مثلا چرا پرتاب مواد از خط استوا اتفاق نمی‌افته؟ و از شمال و جنوب سیاه‌چاله به بیرون می‌زنه؟
صرفا به شکل ابتدایی و فی‌البداهه بخوام جواب بدم:
این بیشتر به دلیل نیروی ناشی از چرخش هست تا صرفا گرانش. جدا از اینکه نوع نیرو چه چیزی باشه، وقتی جسم در حال چرخیدن باشه، یک نیروی گریز از مرکز پیدا میکنه که با مقدار اندازه حرکت زاویه‌ای مرتبط هست، در نتیجه میتونه حالت تعادل بین این نیرو و نیروی مرکزی، نقاط تعادل سیال حول جسم باشه.
اگر با همین استدلال پیش بریم، در راستای عمود بر صفحه چرخش، قاعدتا نیروی گریز از مرکزی به اجسام وارد نمیشه و نباید اتفاقی عجیب بیوفته!
شاید استدلالم از بنیاد مشکل داشته باشه، میتونید چک کنید و بحث رو ادامه بدیم
نکته نیروی چرخش رو که گفتی نکته دیگری هم به ذهنم رسید. یه مورد خیلی نزدیک‌تر زحل هست. که مدارهاش توی یک صفحه قرار گرفته. اگه بخوام یه فرضیه بگم این هست که شاید بزرگترین جرمی که دور زحل حلقه زده، ممکنه بتونه صفحه نهایی رو تعیین کنه. به این صورت که جرم‌های دیگه در اسپین‌های متفاوت وقتی در حال گردش هستن، با برخورد به اون غبار غالب، تغییر جهت می‌دن. چون جرم غبار غالب بیشتر هست و گشتاور غبار ضعیف‌تر رو با خودش هم‌راستا میکنه.
اما از طرف دیگه. به منظومه شمسی که نگاه میکنم می‌بینم با وجود فاصله خیلی زیاد این اجرام کوچک، باز هم همه در یک صفحه گردش می‌کنند و اسپین هم‌راستایی دارند. در صورتی که با فرضیه قبلیم نمی‌خونه. چون احتمال برخورد این اجرام با هم اندک هست (یا شاید هم اندک نیست).
اما در مورد چیزی که گفتین، نیروی گریز از مرکز و گرانش، تعادل رو ایجاد میکنه و فاصله تعادلی رو به ما می‌ده. اما جهت اسپین رو هم به ما می‌ده؟ فکر میکنم نمی‌ده.
اما یه فرضیه دیگه، هر دو فرضیه رو زیر سوال می‌بره و اون این هست که اجرام منظومه شمسی، زحل و حلقه‌های دور سیاه‌چاله، در واقع مستقیم از بیرون نیامده‌اند. بلکه دقیقا از خط استوای جرم مرکزی به بیرون پرتاب شدند. یعنی جهت پرتاب اجرام هم در سیاه‌چاله از دو سرش نیست. بلکه از مدار استوا هست (حتی اگر از استوا هم نباشه، تنها اجرامی باقی می‌مونن و توی دام جاذبه میفتن که از استوا خارج شدن. یعنی اگر توی مدار دیگه‌ای خارج بشن، احتمالا منظومه رو ترک می‌کنن) و این موضوع، نشون می‌ده که خطوط پرتابی دو سر سیاه‌چاله منتفی میشه و وجود نخواهد داشت.
اولین سوالی که ممکنه به ذهن برسه اینه که چرا یک صفحه مرجح باید در فضا وجود داشته باشه یا آیا این صفحه به طور تصادفی انتخاب شده؟
به طور خلاصه سیستم ذراتی که شامل بخشی از جهان باشه به احتمال بسیار زیاد مقداری تکانه زاویه‌ای اولیه برآیند حول مرکز جرمش داره (فارغ از این که آرایش اولیه اون چی هست). تا موقعی که گشتاور خارجی به سیستم وارد نشه این تکانه زاویه‌ای کل باید پایسته بمانه. بنابراین یک جهت مرجح در فضا هست که جهت بردار تکانه زاویه‌ای کل است و صفحه مرجح هم همان صفحه عمود بر این بردار است. برهمکنش داخلی سیستم نمی‌تواند چرخش به دور محور تکانه زاویه‌ای کل را از بین ببرد (اما ممکن است بتواند حرکت عمود بر این صفحه را از بین ببرد).
یک سوال جالب دیگر این است که آیا تکانه زاویه‌ای کل جهان صفر است یا نه؟ اگر صفر نباشد یعنی یک جهت و صفحه مرجح در کل جهان هم وجود دارد.
سیاه‌چاله‌هایی که می‌بینیم عموما حاصل متریک Kerr هستند که در فرض اولیه یک چرخش رو در داخل خودش داره. بنابراین عموما، هم در سیستم یک تکانه زاویه کل وجود داره و هم صفحه مرجحی داره که به شکل خودکار وجود داره.
هم صفجه بودن کل غبارها کمی مسئله رو جذاب میکنه. هرچند من فکر میکنم که به دلیل اینکه اساسا برخلاف منظومه شمسی، کل ذرات دارای سایز نسبتا پایین هستن، نمیتونن از طریق تکانه زاویه داخلی، سهمی در تعادل داشته باشن و در نتیجه احتمالا میشه نتیجه گرفت که تک صفحه بودن به سایز ذرات سیستم برمیگرده. مثلا در منظومه شمسی، خود سیارات میتونن نقش مهمی در این تعادل داشته باشن.
اگر اشتباه نکنم سیارات و کل منظومه حاصل یک فرآیند پایداری سیال گرانشی هستن و نه شکسته شدن اجسام. یعنی سیارات در محلی تقریبی تشکیل شدن و نه اینکه اول تشکیل شده باشن و بعد پرتاب بشن به مدار.
میشه اینجوری فهمید که برای دیدن ساختار کنونی یک سیستم، باید به فرآیند تشکیل دقیقتر توجه کنیم که پیچیدگی بسیار بالایی داره.
اگر اشتباه نکنم نکته‌ای که شما به اون اشاره دارید به همین برمیگرده: در یک سیستم دینامیکی چه گرانشی و چه ناشی از هر نیروی دیگه‌ای، نقاط یا حالتهای تعادل وجود داره و حالتهای غیرتعادل. معنای این دو حالت کمی از نظر بصری ممکنه گمراه کننده باشه: حالتهای تعادل میتونن اجسام رو به دام بندازن، اگر جسمی با خصوصیت متناسب در اون حالت قرار بگیره. حالتهای غیرتعادلی هم میتونن باعث دور شدن اجسام از سیستم بشن اگر جسمی در اون ناحیه باقی بمونه. نقاط غبرتعادلی در نهایت خالی از هر جسمی میشن ولی به طور کلی اگر منبع ورود ماده وجود داشته باشه، به شکل فعال در حال پرتاب هستن.
درست فهمیدم نکته رو یا مسیر ذهنی شما در این قسمت چیز دیگه‌ای بود؟
تصور من این بود که احتمالا اجرامی که به این صورت توی یک صفحه قرار دارند از خطوط استوا پرتاب میشن به بیرون. مثل حلقه‌های زحل.
ولی از طرفی همین طوری که شما هم احتمالا بهش اشاره می‌کنید، می‌تونیم بگیم، که حالتهای غیرتعادلی عملا باعث خارج شدن غبارها از مدارهای تعادلی بشه.
مثلا ممکنه در گذشته دور، منظومه شمسی پر از غبار بوده. اما در مدت زمان طولانی، این غبارها یا جذب سیارات شده، یا جذب خورشید شده و یا از مدار منظومه شمسی به بیرون پرتاب شده. و این سیاراتی که در منظومه شمسی قرار دارند، حاصل احتمالات بسیار ضعیفی بوده که اون‌ها رو در این مدارهای تعادلی به دام انداخته.
البته باز هم سوال بدون پاسخ می‌مونه و چیزی که توی ویدیو مشخصه این هست که آیا سیارات منظومه شمسی نمی‌تونستند مانند مدل کلاسیک اتم، در جهت‌های متفاوتی دور خورشید بچرخند و همچنان تعادل داشته‌باشند؟
چیزی که تا اینجا به نظرم باهاش هم‌نظر هستیم اینه که اون فرضی که می‌گیم برخوردهای داینامیک غبارها باعث ساخته شدن یک صفحه یکتا میشه منتفیه.
اما چیز دیگه‌ای به ذهنم رسید و اون این هست که شاید، قبل از تشکیل منظومه، یک غبار بسیار بزرگ، یک صفحه رو ایجاد کرده و سپس، از اون صفحه هم غبارهای غیرتعادلی جذب خورشید شدند و تنها سیارات کنونی از آن غبار باقی ماندند.
اگر می‌تونستیم شبیه‌سازی کنیم خیلی خوب می‌شد. یعنی یک غبار رو به یک جرم بزرگ مثل خورشید برخورد بدیم و ببینیم در طول میلیاردها سال چه اتفاقی براش میفته.
