Real Time Web Analytics کاوش در عجیب‌ترین نقاط هستی: روش‌های تازه‌ای برای تفکیک تکینگی برهنه و سیاهچاله! | دیپ لوک

کاوش در عجیب‌ترین نقاط هستی: روش‌های تازه‌ای برای تفکیک تکینگی برهنه و سیاهچاله!

0

تکینگی‌ها را می‌توان بدون هیچ اغراقی، عجیب‌ترین نقاط هستی نامید، جاییکه قوانین فیزیک هم درهم می‌شکنند. سیاهچاله، یکی از نقاط مرموزی است که تکینگی دارد. اما فقط سیاهچاله ها، تکین نیستند، همانطور که در ادامه خواهیم گفت، شرایط دیگری هم می‌تواند رخ دهد که بدون وجود یک سیاهچاله، یک تکینگی داشته باشیم که به آن تکینگی برهنه می‌گویند. حالا دانشمندان راه‌های جذابی برای تفکیک این دو نوع تکینگی پیدا کرده‌اند. نتایج این پژوهش‌های جالب در آخرین شماره مجله Physical Review D منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

وقتی سوخت یک ستاره بسیار سنگین، تمام می‌شود، به دلیل کشش گرانشی‌، به درون فرومی‌ریزد و در نهایت به یک نقطه با چگالی بسیار بالا تبدیل می‌شود، به چنین حالتی، تکینگی می‌گویند (به‌طور دقیق‌تر، نقاط تکین گرانشی، نقاطی هستند که در آنها، کمیت‌های لازم برای اندازه‌گیری میدان گرانشی، بی‌نهایت می‌شود). در نقاط تکین، قوانین عادی فیزیک، شکسته می‌شوند. اگر این تکینگی درون یک افق رویداد، مخفی شود، این حالت را یک سیاهچاله را می‌نامیم. (افق رویداد، یک سطح بسته و غیرقابل رویت است که حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند و به همین دلیل سیاهچاله، تاریک است). در چنین موردی، نمی‌توانیم تکینگی را ببینیم. اگر افق رویداد شکل نگیرد چه رخ می‌دهد؟ نظریه نسبیت عام اینشتین، چنین احتمالی را وقتی ستاره‌های سنگین در پایان چرخه‌ زندگی‌شان، به درون فرومی‌ریزند، پیش‌بینی می‌کند. این جایی است که با یک تکینگی برهنه (تکینگی بدون افق رویداد) مواجه هستیم، یعنی تکینگی وجود دارد، اما سیاهچاله‌ای در کار نیست!
حالا یک سوال مهم پیش می‌آید: چگونه می‌توانیم در مشاهدات خود، تکینگی برهنه را از سیاهچاله تفکیک کنیم؟ نظریه اینشتین، اثر جالب و ظریفی را پیش‌بینی می‌کند که به کمک آن می‌توانیم این تفکیک را قائل شویم. فضا-زمان در مجاورت هر شی چرخنده‌ای، دچار یک پیچ‌خوردگی می‌شود (به علت چرخش شی). این اثر هم باعث چرخش ژیروسکوپی شده و هم باعث انحراف مدار چرخش ذرات حول این اشیای اخترفیزیکی می‌شود.

دانشمندان می‌گویند می‌توان سرعت انحراف یک ژیروسکوپ (گردش نما) را برای شناسایی شی در حال چرخش، استفاده کرد. در واقع وقتی یک ژیروسکوپ در اطراف یک سیاهچاله در حال چرخش یا تکینگی برهنه قرار داده شود،‌ سرعت انحراف یا فرکانس انحراف ژیروسکوپ تغییر می‌کند. بنابراین اگر یک منجم، فرکانس انحراف یک ژیروسکوپ را در دو نقطه ثابت و نزدیک به شی در حال چرخش، ثبت کند، دو امکان وجود خواهد داشت: ۱- فرکانس انحراف ژیرسکوپ با شدت بسیار زیادی، افزایش می‌یابد ۲- فرکانس انحراف به صورت آهسته و خوش‌رفتاری تغییر می‌کند. در مورد یک، شی در حال چرخش، یک سیاهچاله است و برای مورد دوم، با یک تکینگی برهنه مواجهیم.دانشمندان نشان دادند که فرکانس انحراف یک ژیروسکوپ در حال چرخش حول یک سیاهچاله یا یک تکینگی برهنه ، به حضور افق رویداد، حساس است. ژیروسکوپی که در حال چرخش و رسیدن به افق رویداد یک سیاهچاله است (از هر جهتی)، نوسان‌های بسیار شدیدی خواهد داشت، یعنی خیلی سریع‌تر منحرف می‌شود، اما در مورد یک تکینگی برهنه ، فرکانس انحراف، فقط در صفحه استوایی، به مقدار دلخواهی افزایش می‌یابد و در تمام صفحات دیگر، عادی است.

تکینگی برهنه
یک سیاهچاله (سمت چپ) و یک تکینگی برهنه (سمت راست). خط‌چین‌ها نشان‌دهنده افق رویداد سیاهچاله هستند که در مورد تکینگی برهنه وجود ندارد. فلش‌ها، مسیر حرکت نور را نشان می‌دهند. همانطور که می‌بینید در مورد یک سیاهچاله، تمام پرتوهای نور به دلیل حضور افق رویداد، به درون حرکت کرده و به تکینگی، ختم می‌شوند؛ اما در مورد یک تکینگی برهنه ، پرتوهای نور می‌توانند از مجاورت تکینگی فرار کرده و به مشاهده‌گر برسند.

در مقاله‌ای دیگر، محققان دریافتند که انحراف مدار‌ ماده‌ای که به درون یک سیاهچاله‌ یا تکینگی برهنه در حال چرخش می‌افتد، می‌تواند برای تفکیک این اشیای عجیب، استفاده شود. در واقع، فرکانس انحراف صفحه‌ی مداری، با نزدیک شدن ماده به سیاهچاله در حال چرخش، زیاد می‌شود، اما در مورد تکینگی برهنه ، فرکانس انحراف، کاهش یافته و حتی می‌تواند صفر شود. بنابراین این روش نیز می‌تواند برای تفکیک سیاهچاله از یک تکینکی برهنه استفاده شود. ما قادریم فرکانس‌های انحراف از طریق طول‌ موج‌های اشعه ایکس،اندازه‌گیری کنیم، زیرا ماده‌ی در حال سقوط، پرتوهای ایکس تابش می‌کند.

مقالات اصلی را در زیر مشاهده کنید:

Download (PDF, Unknown)

Download (PDF, Unknown)

زاده‌ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم و تکنولوژی بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز و ماهنامه جی اس ام مشغول است.

ارسال نظر

*