چرخش سیاه‌چاله با سرعت کافی ویژگی‌هایی جدید در آن ایجاد می‌کند

محققان می‌گویند چرخش سیاه‌چاله با سرعت کافی ویژگی‌های جدیدی در آن ایجاد می‌کند و نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین می‌تواند در خشن‌ترین رویدادهای جهان هستی نقض شود.

سیاه‌چاله

به گزارش اورانوس و به نقل از سایتک‌دیلی، نسبیت عام نظریه ریاضی بسیار پیچیده‌ای است، اما توصیف آن از سیاه‌چاله‌ها به طرز شگفت انگیزی ساده است. سیاه‌چاله پایدار را می‌توان تنها با سه ویژگی توصیف کرد: جرم سیاه‌چاله، بار الکتریکی آن و چرخش آن. از آنجا که سیاه‌چاله‌ها به احتمال زیاد بار زیادی ندارند، در واقع فقط دو ویژگی دیگر باقی می‌ماند. در واقع اگر جرم و سرعت چرخش سیاه‌چاله‌ای را بدانید، همه چیز را در مورد آن سیاه‌چاله خواهید دانست. این ویژگی اغلب در قضیه یا نظریه بدون مو خلاصه می‌شود. این قضیه به طور مشخص ادعا می‌کند که هنگامی که ماده در سیاه‌چاله سقوط می‌کند، تنها ویژگی که باقی می‌ماند، جرم است.

می توانید از هیدروژن موجود در خورشید، صندلی یا آن کتاب‌های قدیمی‌تان، سیاه‌چاله ایجاد کنید و هیچ تفاوتی نخواهد داشت. جرم تا آنجا که مربوط به نسبیت عام است، جرم است. در هر صورت افق رویداد سیاه‌چاله کاملاً صاف و بدون هیچ ویژگی اضافی است. همانطور که جیکوب بکنشتاین گفت، سیاه‌چاله‌ها مو ندارند.

اما نسبیت عام با تمام قدرت پیش‌بینی خود با نظریه کوانتوم تطابق ندارد. این اختلاف به ویژه در مورد سیاه‌چاله‌ها صدق می‌کند. اگر قضیه بدون مو درست باشد، اطلاعاتی که درون اجسام نگهداری می‌شود با عبور از افق رویداد از بین می‌رود. این در حالی است که نظریه کوانتوم می‌گوید که اطلاعات هرگز نمی‌توانند از بین بروند. بنابراین نظریه معتبر گرانش با نظریه معتبر کوانتوم مغایرت دارد. این امر منجر به مشکلات و تناقضاتی شده است که به عنوان مثال نمی‌توان مشخص کرد که افق رویداد باید گرم یا سرد باشد.



چندین نظریه برای حل این تناقض ارائه شده است که اغلب شامل بسط نظریه نسبیت است. اما تفاوت بین نسبیت استاندارد و این نظریه‌های اصلاح شده فقط در شرایط شدید دیده می‌شود و مطالعه مشاهده‌ای آنها را دشوار می‌کند. اما اکنون یک مقاله در مجله Physical Review Letters  نشان می‌دهد که چگونه ممکن است از طریق چرخش سیاه‌چاله بتوان این موضوع را مطالعه کرد. بسیاری از نظریه‌های اصلاح شده نسبیت یک پارامتر اضافی دارند که در نظریه استاندارد دیده نمی‌شود. این پارامتر اضافی به نام میدان نرده‌ای بدون جرم شناخته می‌شود که به مدل اینشتین اجازه می‌دهد تا با نظریه کوانتوم به گونه‌ای مطابق شود که متناقض آن نباشد.

محققان در این مطالعه جدید، چگونگی اتصال چنین میدان نرده‌ای به چرخش سیاه‌چاله را بررسی کردند. آنها دریافتند که سیاه‌چاله اصلاح شده در چرخش کم، از مدل استاندارد قابل تمایز نیست، اما در چرخش سریع، میدان نرده‌ای اجازه می‌دهد سیاه‌چاله دارای ویژگی‌های اضافی باشد. به عبارت دیگر، در این مدل‌های جایگزین، سیاه‌چاله‌هایی که به سرعت در حال چرخش هستند، می‌توانند مو داشته باشند.

جنبه‌های مویی سیاه‌چاله‌های چرخان فقط در نزدیکی افق رویداد دیده می‌شوند، اما بر روی ادغام سیاه‌چاله‌ها نیز تأثیر خواهند گذاشت. همانطور که نویسندگان این مطالعه اشاره کردند، رصدخانه‌های موج گرانشی آینده باید بتوانند از سیاه‌چاله‌هایی که به سرعت در حال چرخش هستند، استفاده کنند تا تعیین کنند آیا مدل جایگزین برای نسبیت عام معتبر است یا خیر.

نظریه نسبیت عام اینشتین تاکنون از هر چالش رصدی به سلامت عبور کرده است، اما احتمالاً در شدیدترین محیط‌های جهان نقض خواهد شد. مطالعاتی مانند این مطالعه جدید نشان می‌دهد که چگونه ممکن است بتوانیم نظریه‌ای را که پس از آن می‌آید، کشف کنیم.

 

منبع

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

دیدگاهتان را بنویسید

آخرین مطالب