نظریه سیاه‌چاله هاوکینگ پس از ۵۰ سال تایید شد

طبق نظریه سیاه‌چاله استیون هاوکینگ، ناحیه افق رویداد سیاه‌چاله هرگز نباید کاهش یابد. این نظریه مجموعه‌ای از بینش‌های بنیادی در مورد مکانیک سیاه‌چاله‌ها را تقویت می‌کند.

ادغام دو سیاه‌چاله GW150914

شبیه‌سازی رایانه‌ای ادغام دو سیاه‌چاله که امواج گرانشی GW150914 را ایجاد کردند.

به گزارش اورانوس و به نقل از ایسنا، این قانون سیاه‌چاله که توسط استیون هاوکینگ پیش‌بینی شده تقریبا مشابه قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی بود که می‌گفت آنتروپی یا درجه بی‌نظمی درون جسم نیز نباید هرگز کاهش یابد.

شباهت هر دو نظریه نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها می توانند مانند اجسام حرارتی و ساطع کننده گرما رفتار کنند. در سال ۱۳۵۳، هاوکینگ نشان داد که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند آنتروپی داشته و با در نظر گرفتن اثرات کوانتومی آنها، سیاه‌چاله‌ها می‌توانند برای مقیاس‌های زمانی بسیار طولانی تابش داشته باشند. دانشمندان نام این پدیده را تابش هاوکینگ (Hawking Radiation) نهاده‌اند.



همه چیز با نظریه استیون هاوکینگ در مورد سیاه‌چاله‌ها آغاز می‌شود: مساحت کل افق رویداد سیاه‌چاله هرگز نمی‌تواند کاهش یابد.

قضیه مساحت از نظر منطق ریاضیات حل شدنی است، اما دانشمندان تا اولین تشخیص امواج گرانشی توسط رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری، هیچ راهی برای تشخیص آن در طبیعت پیدا نکرده بودند.

بنابر فرض قضیه هاوکینگ محققان نمی‌توانستند اطلاعات لازم در سیگنال (قبل و بعد از ادغام) را برای تعیین اینکه آیا مساحت نهایی افق رویداد کاهش نمی‌یابد، دریافت کنند.

ماکسیمیلیانو ایسی (Maximiliano Isi) محقق پسادکترای موسسه علوم اخترفیزیک و تحقیقات فضایی کاولی ام آی تی و دیگر همکارانش در سال ۱۳۹۸ روشی را برای استخراج پژواک‌ها بلافاصله پس از اوج GW150914 و در لحظه برخورد دو سیاه‌چاله والد برای تشکیل سیاه‌چاله جدید توسعه دادند.

اکنون، تقریباً پنجاه سال بعد از پیشنهاد نظریه، فیزیکدانان دانشگاه ام‌آی‌تی و دیگر دانشگاه‌ها قضیه مساحت هاوکینگ را برای اولین بار تأیید کرده‌اند. آنها نگاه دقیق‌تری به GW150914 انداختند، اولین سیگنال موج گرانشی که توسط رصدخانه موج گرانشی تداخل‌سنج لیزری (LIGO) در سال ۲۰۱۵ شناسایی شده است.

GW150914 اولین سیگنال موج گرانشی حاصل از برخورد دو سیاه‌چاله است که سیاه‌چالهتازه متولد جدیدی با انرژی زیاد ایجاد می‌کند. دانشمندان مجدداً سیگنال GW150914 را قبل و بعد از برخورد کیهانی تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که پس از ادغام، کل منطقه افق رویداد کاهش نمی‌یابد.

ایسی گفت: در فضا تنوع گستره‌ای از اجرام متفاوت وجود دارد و در حالی که بعضی از آنها سیاه‌چاله‌هایی هستند که از قوانین انشتین و هاوکینگ تبعیت می‌کنند، بقیه آنها ممکن است اجرامی متفاوت باشند. پس اینطور نیست که با یک بار انجام دادن این آزمایش، کار تمام باشد. وقتی برای بار اول اول این آزمایش انجام شد تازه آغاز کار است.

دانشمندان با استفاده از مدل تازه توسعه یافته، جرم و چرخش هر دو سیاه‌چالهرا قبل از ادغام آنها تعیین کردند. سپس کل مساحت افق رویداد آنها را محاسبه کردند و تخمین زدند که تقریبا برابر با ۲۳۵ هزار کیلومتر مربع است.

ایسی گفت: داده‌ها با اطمینان خوبی نشان می‌دهند که بعد از ادغام مساحت افق افزایش یافته و قانون مساحت با احتمال بسیار بالایی قانع کننده است. نتیجه ما با الگوواره‌ای که انتظار داریم سازگار بوده و درک ما از عمل ادغام پیچیده سیاه‌چالهرا تأیید می‌کند.

اکنون دانشمندان قصد دارند با استفاده از داده‌های رصدخانه لایگو و تداخل‌سنج ویرگو قضیه مساحت هاوکینگ و سایر نظریه‌های قدیمی مکانیک سیاه‌چاله را آزمایش کنند.

 

منبع

ستاره‌شناس آماتور، معلم نجوم، فیزیک‌دان و کارشناس رایانه
  • instagram

دیدگاهتان را بنویسید

آخرین مطالب