درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

[ad_1]

سیاهچاله ها همیشه مورد توجه دانشمندان بوده اند، اما در مورد دوقلوهای نادیده گرفته شده آنها، “سفیدچاله” چه می دانیم؟

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

مدت‌ها تصور می‌شد که سفیدچاله‌ها محصول نظریه نسبیت عام اینشتین هستند که از معادلات فیزیکی مشابه برادران خود، سیاه‌چاله‌ها سرچشمه می‌گیرد. با این حال، اخیراً برخی از نظریه پردازان این پرسش را مطرح کرده اند که آیا این گرداب های دوقلوی فضا-زمان می توانند دو روی یک سکه باشند.

اگر خدمه فضاپیما باشید و بتوانید به یک سفیدچاله در دوردست نگاه کنید، جرمی برابر با یک سیاهچاله خواهید دید. سفیدچاله مانند همتای خود جرم دارد و ممکن است در حال چرخش باشد. در آن حلقه غبار و گاز که در اطراف افق رویداد (مرز سیاهچاله) جمع شده است و یک مرز حباب جسم را از بقیه جهان جدا می کند. اگر به جستجو ادامه دهید، می توانید یک رویداد غیرممکن را برای یک سیاهچاله مشاهده کنید، که فوران ماده به بیرون است.

کارلو روولی، فیزیکدان نظری در مرکز فیزیک نظری فرانسه، می گوید: «این لحظه ای است که می توانید بگویید من با یک سفیدچاله روبرو هستم».

یک سفیدچاله مانند یک ویدیوی وارونه از یک سیاهچاله است. در حالی که افق رویداد در سیاهچاله یک کره برگشت ناپذیر است که همه چیز را غرق می کند، افق رویداد در یک سفیدچاله مرزی است که هیچ چیز نمی تواند وارد آن شود. هیچ فضاپیما هرگز نمی تواند به لبه برسد.

اجسام داخل سفیدچاله می توانند از آن خارج شده و با دنیای بیرون ارتباط برقرار کنند، اما از آنجایی که هیچ چیز نمی تواند وارد آن شود، پس داخل سفیدچاله از گذشته جهان جداست. هیچ رویداد 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 معادلات میدانی اینشتین مانند یک سونامی به دنیای فیزیک برخورد کردند و نظریه پردازان هنوز در حال مطالعه بقایای آنها هستند. فرضیه های او علاوه بر توصیف نیروی گرانش، ماهیت واقعیت را متحول 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 روزی به مهمترین اثر قرن بیستم تبدیل خواهد شد. انیشتین از او برای حل معادله کمک خواست و شوارتزشیلد آن را به راحتی حل کرد. شوارتزشیلد زمانی که چند روز بعد به انیشتین نامه نوشت و اولین راه حل معادله انیشتین را ارائه کرد بسیار شوکه شد. به طور غم انگیز، در کمتر از یک سال، شوارتزشیلد تسلیم یک بیماری پوستی شد و مرد، به میلیون ها نفری که در جنگ جهانی اول جان باختند پیوست، اما راه حلی به جای گذاشت که به طور کامل توضیح دهد که چگونه اجسام “فضا-زمان” کره ها مانند سیارات و ستاره ها هستند.

در سال 1915 معادلات میدانی اینشتین مانند یک سونامی به دنیای فیزیک برخورد کردند و نظریه پردازان هنوز در حال مطالعه بقایای آنها هستند. فرضیه های او علاوه بر توصیف نیروی گرانش، ماهیت واقعیت را متحول کرد.

«فضا-زمان» یک مدل ریاضی است که در آن سه بعد فضا و یک بعد زمان جهان برای ایجاد یک محیط چهار بعدی ترکیب می‌شوند. فیزیکدانان با ترکیب فضا و زمان توانستند نظریه های فیزیکی را ساده کنند. یکی از ویژگی‌های این راه‌حل ریاضی این است که در ستارگان فشرده و با چگالی بالا، فرار از گرانش دشوارتر می‌شود تا جایی که هر ذره، حتی نور، در دام گرانشی آن می‌افتد. نقطه‌ای که گرانش نمی‌تواند از آن فرار کند، افق رویداد نامیده می‌شود و هر جسمی که به افق رویداد نزدیک شود، توسط زمان کند شده و سپس متوقف می‌شود. به همین دلیل است که اولین فیزیکدانانی که این اجرام عجیب را مورد مطالعه قرار دادند، آنها را «ستارگان یخ زده» نامیدند. امروزه ما آنها را با نام ویلر می شناسیم که اولین بار در سال 1967 ابداع شد: سوراخ سوراخ.

در پاسخ شوارتزشیلد، بذر اصلی چیزی بود که فیزیکدانان امروزی آن را «تکینگی» می نامند. تکینگی موقعیتی در فضا-زمان است که در آن چگالی و میدان گرانشی یک جرم کیهانی بی نهایت می شود به طوری که این ناحیه از جهان های دیگر فاصله می گیرد.

سیاهچاله ها، مانند محبوب ترین تکینگی ها، مناطقی از فضا هستند که به قدری پیچ خورده اند که هیچ راهی برای خروج از آنها وجود ندارد. دنیای بیرون می تواند بر درون افق سیاهچاله تأثیر بگذارد، اما آنچه در داخل سیاهچاله است نمی تواند بر محیط بیرونی تأثیر بگذارد.

در سال 1960، مارتین دیوید کروسکال، ریاضیدان، ساختار کامل فضا-زمان ساده ترین سیاهچاله کلاسیک را در نظریه نسبیت عام کشف کرد. هنگامی که او توصیفات شوارتزشیلد را برای پوشش تمام کره های فضا گسترش داد، غافل بود که نظریه جدید او حاوی بازتابی از تکینگی سیاهچاله است. او در آن لحظه اهمیت آن سوال را درک نکرد. با گذشت زمان و با ظهور سیاهچاله ها در زبان عامیانه، در نظریه او نامی برای دوقلوها انتخاب شد: سفیدچاله ها.

با گذشت زمان و با ظهور سیاهچاله ها در زبان عامیانه، در نظریه او نامی برای دوقلوها انتخاب شد: سفیدچاله ها.

رولی می‌گوید: «40 سال طول کشید تا سیاهچاله‌ها را درک کنیم و زمان کمی از زمانی که مردم توجه خود را به سفیدچاله‌ها معطوف کردند، نگذشته است.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

دلایلی که وجود سفیدچاله ها را نقض می کند

اگرچه نسبیت عام از نظر تئوری وجود سفیدچاله ها را توصیف می کند، اما هیچ کس واقعاً نمی داند که این اجرام چگونه شکل می گیرند. اگر عملکرد سفیدچاله ها برعکس سیاهچاله ها باشد، باید گفت که تشکیل سفیدچاله ها نیز از طریق روند معکوس سیاهچاله ها اتفاق می افتد، اما این امکان پذیر نیست. برای درک دلیل عدم امکان، ابتدا به چگونگی تشکیل 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 منجر به تشکیل آهن می شود، عنصری که به راحتی وارد همجوشی نمی شود. در غیاب همجوشی، دمای ستاره کاهش می یابد و در نهایت یک انفجار ابرنواختری رخ می دهد. اگر فشار تخریب کننده نوترون برای متوقف کردن فروپاشی کافی نباشد، به جای تشکیل یک ستاره نوترونی، هسته به سمت تشکیل یک تکینگی گرانشی پیش می رود. گرانش این تکینگی به قدری زیاد است که بر تمام نیروهای دیگر غلبه می کند و آنقدر پیش می رود که حتی نور هم نمی تواند از آن فرار کند. جرم تشکیل شده سیاهچاله خواهد بود. اما وقوع چنین پدیده ای به صورت معکوس برای تشکیل یک سفیدچاله از نظر فیزیکی امکان پذیر و قابل توجیه نیست.

حتی اگر سفیدچاله ها تشکیل شوند، احتمالاً مدت زیادی دوام نخواهند داشت.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

دلایل وجود 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 فضازمان هستند که نواحی دوردست کیهان را به هم متصل می کنند. کرم چاله ها می توانند جهان های موازی یا جهان های کودک را به هم متصل کنند و حتی از نظر تئوری سفر در زمان را فراهم کنند.

اما در سال‌های اخیر، برخی از فیزیکدانان در تلاش برای نجات همتایان تاریک‌تر خود، سفیدچاله‌ها را از مرگ نجات داده‌اند.

از دهه 1970، زمانی که استیون هاوکینگ کشف کرد که سیاهچاله ها انرژی نشت می کنند، تا به امروز، فیزیکدانان می خواستند بدانند این اجرام چگونه می میرند. با فرض تبخیر سیاهچاله ها، این سوال مطرح می شود که برای این توده کیهانی غرق شده چه می شود. بر اساس نسبیت عام، این اجرام توانایی خروج از سیاهچاله را ندارند و به دلیل مکانیک کوانتومی امکان حذف آنها وجود ندارد.

“چگونه یک سیاهچاله می میرد؟” رولی می گوید. ما نمی دانیم. سفیدچاله چگونه تشکیل می شود؟ شاید مرگ یک سیاهچاله تولد یک سفیدچاله باشد. این پاسخ خوبی است، اما برای تبدیل یکی به دیگری باید معادلات نسبیت عام را بشکنید.

“چگونه یک سیاهچاله می میرد؟” رولی می گوید. ما نمی دانیم. سفیدچاله چگونه تشکیل می شود؟ شاید مرگ یک سیاهچاله تولد یک سفیدچاله باشد. این پاسخ خوبی است، اما برای تبدیل یکی به دیگری باید معادلات نسبیت عام را بشکنید.

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

به گفته هال هاگارد، فیزیکدان نظری در کالج بارد در نیویورک، یک سفیدچاله به اندازه یک میکروگرم جرمی شبیه به موی انسان دارد که گرانش را از جد سیاه چاله خود حمل نمی کند، اما به عنوان اطلاعات داخل غار است. در زندگی قبلی خود بلعیده شده است. این سفیدچاله آنقدر کوچک است که مواد اطراف خود را جذب نمی کند و می تواند به اندازه کافی زنده بماند و هر چیزی را که بلعیده است خارج کند.

در این نظریه، روز بعد از فروپاشی ستارگان و ناپدید شدن سیاهچاله ها، سفیدچاله ها بر کیهان مسلط خواهند شد. به گفته هاگارد در آن زمان، هر ناظری به راحتی می توانست این اجسام را به عنوان ذرات نسبتا بزرگ تشخیص دهد، اما رسیدن به آن روز تریلیون ها روز طول می کشد.

درباره دوقلو مرموز سیاهچاله ها چه می دانیم؟

آخرین سفیدچاله ها

برای فیزیکدانان، انفجار ماده و انرژی انفجار بزرگ مانند سفیدچاله های بالقوه رفتار می کند. کیهان شناسان این نظریه را “پرش بزرگ” می نامند و برخی به دنبال ویژگی های سفیدچاله ها در اولین نور مرئی جهان هستند. جهان ممکن است به هر شکل ممکن از نظر نسبیت عام خود را نشان ندهد، اما هاگارد معتقد است که این مسیر را باید تا انتها دنبال کرد تا پاسخ آن را یافت.

انتهای پیام

[ad_2]
soursec

مطلب پیشنهادی

راهی برای نجات کارگران از اجاره های سنگین

[ad_1] یک فعال کارگری معتقد است بهترین راه برای خانه دار شدن کارگران ایجاد تعاونی …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.