اگر سیاره نهم سیاه‌چاله‌ای کوچک باشد، چگونه باید آن را پیدا کرد؟

اخترشناسان از سده‌ها پیش حدس می‌زنند که منظومه‌ی شمسی حاوی سیاره‌هایی ناشناخته است که در قلمرو دور و تاریک خورشید درحال چرخیدن هستند. آن‌ها هر از گاه با شناسایی تأثیرات گرانشی اجرام نامعلوم، ناگزیر به تلاش برای یافتن مظنون تازه می‌شوند. نپتون و پلوتو هردو بدین‌شیوه پیدا شدند. اکنون اخترشناسان معمای تازه‌ای پیش‌روی خود دارند. آن‌ها از مدت‌ها پیش مشغول گردآوری شواهدی بوده‌اند مبنی براینکه سیاره‌ای بزرگ باید در فاصله‌ی تقریبا ۵۰۰ واحد نجومی یا ۷۰ میلیارد کیلومتری از خورشید، درحال چرخش به‌دور آن باشد.

شواهد ستاره‌شناسان از مدارهای اجرام یخی فراتر از نپتون در کمربند کویپر سرچشمه می‌گیرند. ظاهرا نحوه‌ی قرارگیری این اجرام درکنار یکدیگر به‌نحوی است که علت آن تنها می‌تواند وجود کشش گرانشی جرمی عظیم باشد. این جسم که «سیاره‌ی نهم» نامیده شده است، باید بین ۵ تا ۱۰ برابر زمین جرم داشته باشد؛ اما چنان دور است که باوجود جستجوهای متعدد هنوز پیدا نشده است.

با این حال، دشوار بودن رصد سیاره‌ی نهم، می‌تواند دلیل دیگری نیز داشته باشد؛ اینکه این جرم اصلا سیاره نیست. درعوض، اخترشناسان می‌گویند یک احتمال این است که جرم مظنون ممکن است سیاه‌چاله‌ای باستانی و به‌جامانده از مهبانگ باشد که در دام گرانش خورشید افتاده باشد. هرچند جرم این سیاه‌چاله بین ۵ تا ۱۰ برابر زمین است، اندازه‌ای بسیار کوچک در حد تقریبا ۵ سانتی‌متر دارد؛ ازاین‌رو رصد آن با تلسکوپ تقریبا غیرممکن است. احتمال کمی وجود دارد که شاید بتوان چنین سیاه‌چاله‌ای را ازطریق برهمکنش آن با ماده‌ی تاریک مشاهده کرد؛ اما به‌هیچ وجه هیچ تضمینی وجود ندارد. بنابراین، اخترشناسان در اندیشه‌ی یافتن راهی دیگر برای یافتن این سیاه‌چاله‌ی مرموز هستند.

اکنون دانشمندان به‌لطف اد ویتن، فیزیکدان در مؤسسه‌ی مطالعات پیشرفته در پرینستون نیوجرسی، راهکاری تازه دراختیار دارند. ایده‌ی ویتن، جست‌وجو برای یافتن کشش‌های گرانشی واردشده ازجانب سیاه‌چاله بر هر جرمی است که از نزدیکی آن گذر می‌کند؛ درنتیجه او پیشنهاد داده است که ناوگانی از فضاپیماهای نانو را در جهت حرکت سیاه‌چاله ارسال کنیم و سپس به‌دنبال هرگونه انحرافات غیرمنتظره از مسیر پیش‌بینی‌شده باشیم. به‌گفته‌ی ویتن:

اگر مطالعه‌ی بیشتر کمربند کویپر، فرضیه‌ی وجود سیاره‌ی نهم را تقویت کند اما نتوان آن را ازطریق جستجوهای تلسکوپی یا سیگنال نابودی ماده‌ی تاریک شناسایی کرد، درآن صورت جستجوی مستقیم به‌وسیله‌ی ناوگانی از فضاپیماهای مینیاتوری ممکن است متقاعدکننده باشد.

ویتن نخستین کسی نیست که توانایی بالقوه‌ی فضاپیمای نانو را مطرح می‌کند. دانشمندان و خیال‌پردازان نیز ایده‌ی استفاده از پرتوهای لیزر قدرتمند را از روی زمین برای به‌پیش‌راندن فضاپیماهای بسیار کوچک به‌سوی ستارگان مطالعه کرده‌اند.

مزیت بزرگ چنین فضاپیمایی، بی‌نیازی آن از حمل سوخت خودش است؛ بلکه درعوض بر راس پرتو لیزر تولیدشده از روی زمین می‌نشنید. این پرتو لیزر می‌تواند فضاپیمای نانو را به‌طور پیوسته برای دوره‌های طولانی شتاب دهد و احتمالا به آن امکان دهد تا سرعتش به یک یا دو درصد از سرعت نور برسد. به‌گفته‌ی ویتن، «برای جست‌وجوی سیاره‌ی نهم، فضاپیمایی را می‌خواهیم که سرعتش دست‌کم صدها کیلومتر در ثانیه است.» او افزود چنین سرعتی به فضاپیما امکان خواهد داد تا ۵۰۰ واحد نجومی را در بازه‌ی زمانی ۱۰ سال بپیماید. علاوه بر این، امکان پرتاب صدها و احتمالا هزاران فضاپیمای نانو به سمت سیاره‌ی نهم وجود دارد. دراختیارداشتن فضاپیما درتعداد بالا مهم است؛ زیرا ویتن برآورد می‌کند به‌منظور آنکه احتمالی برای مشاهده‌ی مسیر سیاه‌چاله وجود داشته باشد، چنین فضاپیمایی باید به فاصله‌ی چند واحد نجومی از آن برسد و ازآنجا که اخترشناسان هنوز به‌طور دقیق از مکان احتمالی سیاره‌ی نهم آگاه نیستند، تنها گزینه به‌کارگیری رویکردی است که در آن، چندین احتمال مختلف درنظرگرفته شود.

• به هنگام سقوط در سیاه چاله چه چیزی خواهید دید؟
• اخترشناسان نزدیک‌ترین سیاه چاله به زمین را شناسایی کردند
• بررسی‌های جدید می‌گویند سیاره نهم ممکن است وجود نداشته باشد

چنین مأموریتی یک چالش بزرگ خواهد بود. ویتن به پروژه‌های پیشین و دردست‌انجام برای ساخت و پرتاب فضاپیمای نانو اشاره می‌کند که شناخته‌شده‌ترین آن، برکترو استارشات (Breakthrough Starshot) است؛ طرحی ۱۰۰ میلیون دلاری برای ساخت و آزمایش فناوری جدیدی با ظرفیت ارسال فضاپیمای نانو با پیشرانه‌ی لیزر به‌سوی منظومه‌های ستاره‌ای نزدیک. هدف این پروژه، هموارکردن مسیر برای تحقق مأموریت پرواز گذری از کنار منظومه‌ی قنطورس آلفا است.

انجام مأموریتی به‌سوی لبه‌های بیرونی منظومه‌ی شمسی ممکن است نمایش فناورانه‌ی سودمندی باشد. برآوردهای کوین پارکین، دانشمند راکت‌شناس نشان می‌دهد که هزینه‌ی چنین مأموریتی به همان اندازه‌ی مأموریت‌های یک میلیارد دلاری خواهد بود که ناسا بارها انجام داده است. درهرصورت، تقریبا هر بخش از این مأموریت از ساخت لیزری با توانایی فراهم‌کردن نیروی پیشران تا طراحی تراشه‌ای که بتواند داده‌های مکانی را به زمین بفرستد، یک چالش خواهد بود. ارسال کاوشگری فضایی در ابعاد نانو نیازمند آن خواهد بود که فضاپیما ساعتی بسیار دقیق را با وزن تنها چند گرم حمل کند. به‌گفته‌ی ویتن، «زمان‌بندی به‌اندازه‌کافی دقیق در فضاپیمای مینیاتوری ممکن است بزرگ‌ترین چالش در این پروژه باشد.»

باوجود تمام دشواری‌ها، قطعا انگیزه برای آزمودن ایده‌ی فضاپیمای نانو وجود دارد. کشف سیاه‌چاله‌ای درحال‌چرخش به‌دور خورشید، پاداشی بزرگ برای هرکس خواهد بود که این مأموریت را انجام می‌دهد. همچنین، این پروژه ممکن است واپسین فرصت برای کشف جرمی جدید و درخورتوجه به‌دور خورشید باشد.