درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟


سیاهچاله ها همیشه مورد توجه دانشمندان بوده اند، اما درباره دوقلوهای دور ریخته شده آنها، «سفیدچاله ها» چه می دانیم؟

به گزارش ایسناسفیدچاله ها مناطق نظری جهان هستند که عملکردی در برابر سیاهچاله ها دارند. می دانیم که هیچ جسم کیهانی قدرت فرار از سیاهچاله ها را ندارد و این اجرام همه چیز را می بلعد، اما در مورد آنها وضعیت فرق می کند. به نظر می رسد هیچ جرم آسمانی قدرت نفوذ به سفیدچاله ها را ندارد.

تصور می‌شود که سفیدچاله‌ها محصول نظریه نسبیت عام اینشتین بوده‌اند که از معادلات فیزیکی مشابه خواهر و برادرهای سیاه‌چاله ناشی شده است. با این حال، اخیراً برخی از نظریه پردازان این پرسش را مطرح کرده اند که آیا این گرداب های فضا-زمان دوقلو می توانند دو روی یک سکه باشند.

اگر خدمه یک سفینه فضایی باشید و از دور به یک سفیدچاله نگاه کنید، جرمی شبیه به سیاهچاله خواهید دید. سفیدچاله مانند همتای خود جرم دارد و ممکن است بچرخد. دور افق رویدادها (مرز سیاهچاله) و مرز حباب در آن حلقه غبار و گاز که جسم را از جهان جدا می کند. اگر به جستجو ادامه دهید، می توانید یک رویداد غیرممکن را برای یک سیاهچاله مشاهده کنید، و آن فوران ماده در خارج است.

کارلو روولی، فیزیکدان نظری در مرکز فرانسوی فیزیک نظری، می‌گوید: «این لحظه‌ای است که می‌توانید بگویید: «من در مقابل یک سفیدچاله هستم».

سفیدچاله مانند ویدیوی معکوس یک سیاهچاله است. در حالی که افق رویداد یک سیاهچاله یک کره برگشت ناپذیر است که همه چیز را غرق می کند، افق رویداد یک سفیدچاله مرزی است که هیچ چیز نمی تواند وارد آن شود. هیچ سفینه فضایی هرگز به ساحل نمی رسد.

اجسام داخل سفیدچاله می توانند از آن بیرون بیایند و با دنیای بیرون ارتباط برقرار کنند، اما از آنجایی که هیچ چیز نمی تواند وارد آن شود، بنابراین در داخل سفیدچاله با گذشته کیهان تفاوت دارد. رویدادهای خارجی بر داخل سفیدچاله تأثیر نمی گذارد.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

سیاهچاله دوقلو نظری

اساس آنچه در مورد سیاهچاله ها می دانیم به جنگ جهانی اول برمی گردد. در سال 1915، معادله میدان انیشتین به عنوان یک سونامی به دنیای فیزیک ضربه زد و نظریه پردازان هنوز در حال مطالعه بقایای آن هستند. فراتر از توصیف نیروی گرانش، فرضیه های او ماهیت واقعیت را زیر و رو کرد. کارل شوارتزشیلد، مدیر رصدخانه پوتسدام، نظریه‌پرداز و ریاضی‌دان برجسته‌ای بود که علی‌رغم فعالیت‌های نجومی‌اش، در دهه پنجم زندگی‌اش به جنگ رفت. او گزارشی از انیشتین دریافت کرد که نمی دانست هرگز به مهم ترین اثر قرن بیستم تبدیل خواهد شد. انیشتین برای حل معادله از او کمک خواست و شوارتزشیلد به راحتی آن را حل کرد. شوارتزشیلد زمانی که چند روز بعد به انیشتین نامه نوشت و اولین راه حل معادله انیشتین را به او پیشنهاد داد بسیار شگفت زده شد. به طرز غم انگیزی، در کمتر از یک سال، شوارتزشیلد بر اثر یک بیماری پوستی درگذشت و به تعدادی از میلیون ها کشته در جنگ جهانی اول پیوست، اما راه حلی به جای گذاشت که به طور کامل توضیح دهد که چگونه اجرام “فضا-زمان” شبیه کره هایی مانند سیارات و ستاره ها هستند.

در سال 1915، معادله میدان انیشتین به عنوان یک سونامی به دنیای فیزیک ضربه زد و نظریه پردازان هنوز در حال مطالعه بقایای آن هستند. فراتر از توصیف نیروی گرانش، فرضیه های او ماهیت واقعیت را زیر و رو کرد.

“فضا-زمان” یک مدل ریاضی است که در آن سه بعد فضا و یک بعد از زمان جهان برای ایجاد یک محیط چهار بعدی ترکیب می شوند. فیزیکدانان با ترکیب فضا و زمان توانستند نظریه های فیزیکی را ساده کنند. یکی از ویژگی های این راه حل ریاضی این است که در ستارگان متراکم با چگالی بالا، فرار هر ذره از گرانش و همچنین نور تا زمانی که در دام گرانش خودش بیفتد دشوارتر است. نقطه ای که گرانش نمی تواند از آن فرار کند، افق رویداد نامیده می شود و هر جسمی که به افق رویداد نزدیک شود، پس از زمان متوقف می شود و سرعتش کاهش می یابد. به همین دلیل است که اولین فیزیکدانانی که این اجرام عجیب و غریب را بررسی کردند آنها را “ستاره های یخ زده” نامیدند. امروزه ما آنها را با نام ویلر که در سال 1967 ابداع شد می شناسیم: سوراخ سوراخ.

پاسخ شوارتزشیلد بذر اصلی چیزی بود که فیزیکدانان امروزی آن را «تکینگی» می نامند. تکینگی یک حالت فضا-زمانی است که در آن چگالی و میدان گرانشی یک جرم کیهانی بی نهایت می شود، منطقه ای که از جهان های دیگر دور می شود.

سیاه‌چاله‌ها، مانند شناخته‌شده‌ترین ویژگی‌ها، مناطقی از فضا هستند که به قدری پیچ خورده‌اند که هیچ راهی برای خروج از آنها وجود ندارد. دنیای بیرون می تواند بر افق سیاهچاله تأثیر بگذارد، اما آنچه در داخل سیاهچاله است نمی تواند بر محیط بیرون تأثیر بگذارد.

در سال 1960، مارتین دیوید کروسکال، ریاضیدان، ساختار کامل فضا-زمان ساده ترین سیاهچاله کلاسیک را در نظریه نسبیت عام کشف کرد. وقتی توضیحات شوارتزشیلد گسترش یافت و همه مناطق فضا را پوشش داد، او نمی دانست که نظریه جدید او منحصر به فرد بودن سیاهچاله را منعکس می کند. او در آن زمان اهمیت این موضوع را درک نمی کرد. با گذشت زمان، با ظهور سیاهچاله ها در زبان عامیانه، نامی در نظریه دوقلو انتخاب شد: سفیدچاله ها.

با گذشت زمان، با ظهور سیاهچاله ها در زبان عامیانه، نامی در نظریه دوقلو انتخاب شد: سفیدچاله ها.

رولی می‌گوید: «چهل سال طول کشید تا سیاهچاله‌ها را درک کنیم، و مدت کوتاهی است که مردم توجه خود را به سفیدچاله‌ها معطوف کرده‌اند.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

دلایل نقض وجود سفیدچاله ها

اگرچه نسبیت عام از نظر تئوری وجود سفیدچاله ها را توصیف می کند، اما هیچ کس نمی داند این اجرام چگونه ایجاد می شوند. اگر عملکرد سفیدچاله ها برعکس سیاهچاله ها باشد، باید گفت که تشکیل سفیدچاله ها از طریق فرآیند معکوس سیاهچاله ها اتفاق می افتد، اما این امکان پذیر نیست. برای درک دلیل این ناتوانی، ابتدا به نحوه ایجاد سیاهچاله ها نگاه می کنیم.

آغاز زندگی یک سیاهچاله پایان زندگی یک ستاره بزرگ است. با نزدیک شدن به پایان عمر ستارگان غول پیکر، انفجاری به نام انفجار ابرنواختر رخ می دهد. ستارگان غول پیکر در طول زندگی خود هیدروژن و هلیوم را به عنوان سوخت هسته ای می سوزانند. همجوشی در این ستاره ها شامل ایجاد آهن است، عنصری که به راحتی در همجوشی گنجانده نمی شود. در غیاب همجوشی، دمای ستارگان کاهش می یابد و در نهایت یک انفجار ابرنواختری رخ می دهد. اگر فشار تخریب نوترون برای متوقف کردن فروپاشی کافی نباشد، هسته به جای تشکیل یک ستاره نوترونی، به تشکیل یک تکینگی گرانشی ادامه می دهد. گرانش این تکینگی به قدری زیاد است که از همه نیروها پیشی می گیرد و آنقدر پیش می رود که حتی نور نیز نمی تواند از آن فرار کند. جرم تشکیل شده سیاهچاله خواهد بود. اما معکوس چنین پدیده ای برای تشکیل یک سفیدچاله از نظر فیزیکی ممکن و قابل توجیه نیست.

حتی اگر سفیدچاله ها ایجاد شوند، احتمالا مدت زیادی دوام نخواهند داشت.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

دلایل سفیدچاله ها

دانشمندان مدتهاست فکر می کردند که سفیدچاله ها سرنوشتی مشابه کرمچاله ها دارند. یعنی اگرچه آنها با نظریه نسبیت عام انیشتین سازگار هستند، اما وجود آنها غیرممکن است.

کرمچاله ها لوله های نازکی از فضا-زمان هستند که نواحی دوردست کیهان را به هم متصل می کنند. کرم‌چاله‌ها می‌توانند جهان‌های موازی یا جهان‌های کودک را به هم متصل کنند و در تئوری، می‌توانند سفر در زمان را نیز فراهم کنند.

اما در سال‌های اخیر، برخی از فیزیکدانان سفیدچاله‌ها را در تلاش برای نجات جفت تیره‌ترشان از مرگ نجات داده‌اند.

از دهه 1970، زمانی که استیون هاوکینگ کشف کرد که سیاهچاله ها انرژی ساطع می کنند، فیزیکدانان می خواهند بدانند چگونه این اجرام می میرند تا به امروز. با فرض تبخیر سیاهچاله ها، این سوال مطرح می شود که برای این توده کیهانی بلعیده شده چه می شود. در نسبیت عام، این اجرام توانایی خروج از سیاهچاله را ندارند و در نتیجه مکانیک کوانتومی نمی توان آنها را حذف کرد.

رولی می گوید: سیاهچاله چگونه می میرد؟ ما نمی دانیم. سفیدچاله چگونه ایجاد می شود؟ شاید مرگ یک سیاهچاله تولد یک سفیدچاله باشد. پاسخ خوبی است، اما برای تبدیل یکدیگر باید معادلات نسبیت عام را بشکنید.

رولی می گوید: سیاهچاله چگونه می میرد؟ ما نمی دانیم. سفیدچاله چگونه ایجاد می شود؟ شاید مرگ یک سیاهچاله تولد یک سفیدچاله باشد. پاسخ خوبی است، اما برای تبدیل یکدیگر باید معادلات نسبیت عام را بشکنید.

رولی، خالق حلقه گرانش کوانتومی، تلاشی ناقص برای فراتر رفتن از نسبیت عام با توصیف فضا به عنوان یک ذره لگو مانند است. بر اساس این چارچوب، او و دیگران سناریویی را توصیف می کنند که در آن یک سیاهچاله آنقدر کوچک می شود که قوانین ستاره را رعایت نمی کند. در سطح ذرات، یک مخلوط کوانتومی رخ می دهد و سیاهچاله به سفیدچاله تبدیل می شود.

به گفته هال هاگارد، فیزیکدان نظری در کالج بارد در نیویورک، یک سفیدچاله به اندازه یک میکروگرم جرم موی انسان به اندازه گرانش جد سیاهچاله او است، اما در داخل غار. در زندگی قبلی شما بلعیده شده است. سفیدچاله ای مانند این برای جذب مواد اطراف بسیار کوچک است و می تواند به اندازه کافی دوام بیاورد تا هر چیزی را که بلعیده است خارج کند.

در این نظریه ستاره ها سقوط می کنند و سیاهچاله ها ناپدید می شوند و روزی سفیدچاله ها بر جهان مسلط خواهند شد. به گفته هاگارد در آن زمان، هر ناظری به راحتی می توانست تشخیص دهد که این اجرام ذرات نسبتاً بزرگی هستند، اما رسیدن به چنین روزی میلیاردها روز طول می کشد.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

آخرین سفیدچاله ها

برای فیزیکدانان، انفجار ماده و انرژی انفجار بزرگ به عنوان یک سفیدچاله بالقوه عمل می کند. کیهان شناسان این نظریه را “جهش بزرگ” می نامند و برخی به دنبال ویژگی های سفیدچاله ها در اولین نور مرئی در جهان هستند. جهان ممکن است در همه اشکال احتمالی نسبیت عام ظاهر نشود، اما هاگارد معتقد است که برای یافتن پاسخ باید این مسیر را تا انتها دنبال کرد.

انتهای پیام/



Source link

دیدگاهی بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.