آیا می‌توانیم تکینگی سیاهچاله را ببینیم؟

بیگ بنگ: یک گروه از دانشمندان موسسه پژوهش‌های بنیادین تاتا (TIFR) در بمبئی هند، روش‌های تازه‌ای برای شناسایی یک تکینگی برهنه -افراطی‌ترین جرم کیهان- یافته‌اند.

یک سیاهچاله (چپ) و یک تکینگی برهنه (راست). خط نقطه‌چین نشانگر افق رویداد سیاهچاله است، چیزی که تکینگی برهنه ندارد؛ و پیکان‌ها (فلش‌ها) هم نشانگر جهت تابش پرتوهای نورند. برای یک سیاهچاله، به دلیل وجود افق رویداد، همه‌ی پرتوهای نور به سوی تکینگی کشیده می‌شوند. ولی برای تکینگی برهنه، پرتوهای نور می‌توانند از کنار آن گریخته و به چشم بیننده‌ای در دوردست برسند و به این ترتیب، بیننده آن را مشاهده کند.

هنگامی که سوخت یک ستاره‌ی بسیار بزرگ به پایان می‌رسد، ستاره زیر گرانش خودش می‌رُمبد و سرانجام به منطقه‌ای بی‌اندازه چگال به نام “تکینگی گرانشی” که در آن قانون‌های رایج فیزیک شکسته می‌شوند، تبدیل می‌گردد. اگر این تکینگی(singularity) درون یک افق رویداد پنهان شده باشد، سیاهچاله نامیده می‌شود. افق رویداد سطح نادیدنی بسته‌ای است که هیچ چیز، حتی نور هم نمی‌تواند از آن بگریزد. در مورد سیاهچاله، تکینگی را نمی‌بینیم و نگرانی بابت اثرهای آن هم نداریم.

ولی اگر افق رویداد تشکیل نشود چه؟ در حقیقت، نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین چنین امکانی را در پی رُمبش ستارگان بزرگ در پایان چرخه‌ی زندگیشان پیش‌بینی کرده است. در این مورد، ما با گزینه‌ی وسوسه‌انگیزِ دیدن یک تکینگی برهنه روبرو می‌شویم. پرسش مهمی که پیش می‌آید این است که چگونه به طور دیداری یک تکینگی برهنه را از یک سیاهچاله بازشناسیم. نظریه‌ی اینشتین یک پدیده‌ی جالب را پیش‌بینی می‌کند: بافت فضا-زمان در همسایگی هر جرم چرخانی، به دلیل همین چرخش “خم می‌گردد”. این اثر باعث یک چرخش ژیروسکوپی شده و مدار ذرات پیرامون این اجرام اخترفیزیکی، دارای حرکت تقدیمی می شوند.

گروه TIFR می‌گویند هنگامی که ژیروسکوپ به گرد یک سیاهچاله‌‌ی چرخان و یا یک تکینگی برهنه‌ی چرخان می‌چرخد، نرخ فرکانس حرکت تقدیمی(به معنی پیچیدن و تغییر جهتگیری محور جسمی چرخان است) می‌تواند برای شناسایی این جرم چرخان به کار رود. اینجا روشی ساده برای توصیف یافته‌های این دانشمندان را بیان می‌کنیم: اگر یک فضانورد فرکانس حرکت تقدیمی ِ یک ژیروسکوپ را در دو نقطه‌ی ثابت نزدیک جرم چرخان اندازه بگیرد، دو چیز می‌تواند ببیند: ۱) فرکانس حرکت تقدیمی ژیروسکوپ به گونه‌ای خودسرانه تغییرات بزرگی می‌کند، یعنی تغییر رفتاری خشن دارد، یا ۲) فرکانس حرکت تقدیمی تغییری کوچک، با نرخ منظم و به شیوه‌ای ملایم می‌کند. در مورد (۱)، جرم چرخان یک سیاهچاله است ولی در مورد (۲)، یک تکینگی برهنه خواهد بود.

گروه محققان در حقیقت نشان داده‌اند که فرکانس حرکت تقدیمی یک ژیروسکوپ که به گرد یک سیاهچاله یا یک تکینگی برهنه می‌چرخد نسبت به حضور یک افق رویداد حساس است [افق رویداد روی رفتارش اثر دارد]. ژیروسکوپی که دور خودش می‌چرخد و در همان حال به افق رویداد یک سیاهچاله نزدیک می‌شود، رفتارش به گونه‌ی فزاینده‌ای خشن‌تر می‌شود، یعنی فرکانس حرکت تقدیمی به گونه‌ی فزاینده‌ای بالا می‌رود، بدون هیچ قید و مرزی. اما اگر به گرد یک تکینگی برهنه بچرخد، فرکانس حرکت تقدیمی تنها در صفحه‌ی استوایی افزایش شدیدی می‌یابد و در دیگر صفحه‌ها رفتاری آرام و منظم خواهد داشت.

این گروه همچنین پی برده‌اند که حرکت تقدیمی “مدار” ماده‌ای که به درون تکینگی برهنه یا یک سیاهچاله‌‌ی چرخان کشیده می‌شود نیز می‌تواند برای تشخیص این اجرام به کار رود. دلیلش این است که فرکانس حرکت تقدیمی صفحه‌ی مداری با نزدیک شدن ماده به سیاهچاله‌ی چرخان افزایش می‌یابد، اما با نزدیک شدن به یک تکینگی برهنه‌ی چرخان، کاهش یافته و حتی می‌تواند صفر شود.

در عمل هم می‌توان از این یافته برای بازشناختن سیاهچاله یا تکینگی برهنه‌ی چرخان بهره جست، زیرا مواد به هنگام کشیده شدن به سوی این اجرام، پرتوهای ایکس منتشر می کند و از این راه می‌توان فرکانس های حرکت تقدیمی را در طول موج‌های پرتو ایکس اندازه گرفت. گروه TIFR شامل دکتر چاندراچور چاکرابورتی، پراشانت کوچرلاکوتا، پرفسور سودیپ بهاتاچاریا و پرفسور پانکاج جوشی به همراه یک گروه لهستانی (دکتر ماندار پاتیل و پرفسور آندژی کرولاک) است. جزئیات بیشتر این پژوهش در دو مقالۀ Physical Review D و Physical Review D منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencedaily.com ، برگردان: ۱star7sky.com

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 4٫63 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=65678
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *