وقتی یک شی اخترفیزیکی بزرگ مانند یک ستاره‌ی بوزونی یا سیاه‌چاله می‌چرخد، می‌تواند باعث چرخش فضا-زمان اطرافش شود. فیزیکدانان در مقاله‌ی بسیار جالبی نشان داده‌اند یک ذره‌ی دارای ویژگی‌های مناسب می‌تواند به طور کامل در یک فضا-زمان چرخان بایستد! البته به شرطی که یک تراز ایستا را اشغال کند. تراز ایستا، حلقه‌ای از نقاطی است که در فاصله‌ای بحرانی از مرکز فضا-زمان چرخان قرار دارند. دانشمندان در مقاله‌ی خود، وجود این ترازهای ایستا را در فضا-زمان چرخان پیشنهاد کرده‌اند. نتیجه‌ی این پژوهش، هفته‌ی پیش در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…
محققان این پژوهش می‌گویند:
کار ما در نهایت سادگی، ویژگی نوع خاصی از فضا-زمان‌ها را نشان می‌دهد که برای مدت طولانی، نادیده گرفته شده و البته کاملا غیرشهودی و عجیب است. نسبیت عام اکنون بیش از صد سال، قدمت دارد و همیشه باعث شگفتی شده و کشف راه‌هایی که توزیع‌های مختلف انرژی می‌توانند هندسه‌ی فضا-زمان را به شکل‌های غیرشهودی پیچ‌وتاب دهند، کلید درک عمیق‌تر آن است.
فیزیکدانان در مقاله‌ی خود، دو معیار برای اینکه یک ذره نسبت به یک ناظر ایستا در یک فضا-زمان چرخان ثابت باقی بماند را مشخص کردند. اول اینکه تکانه‌ی ذره (اساسا چرخشش) باید مقدار مناسبی داشته باشد، به گونه‌ای که به طور کامل، چرخش ناشی از کشش چارچوب را خنثی کند. دوم اینکه، ذره باید دقیقا در یک مدار ایستا قرار بگیرد، مدار ایستا یعنی حلقه‌ای اطراف مرکز فضا-زمان چرخان که ذره، نه به داخل مرکز کشیده شود و نه به خارج از آن.
نکته‌ی مهم این است که تمام اشیای اخترفیزیکی با فضا-زمان چرخان ، مدارهای ایستا ندارند که این نکته در آینده می‌تواند به محققان کمک کند تا بین انواع مختلف اشیای اخترفیزیکی تمایز قائل شوند. به منظور داشتن یک مدار ایستا، یک سنجه‌ی فضا-زمان چرخان (اساسا تابعی که فضا-زمان را در نسبیت عام توصیف می‌کند) باید یک کمینه‌ی محلی داشته باشد که متناظر با فاصله‌ی بحرانی در جایی است که مدار ایستا قرار می‌گیرد، یعنی به نوعی، یک ذره می‌تواند در حالت ثابت در این کمینه‌ی محلی، به دام بیفتد.
فیزیکدانان، چندین شی اخترفیزیکی را که مدارهای ایستا دارند، شناسایی کرده‌اند، مانند ستاره‌های بوزونی (ستاره‌های فرضی که از ماده‌ی بوزونی ساخته شده‌اند، مانند سیاه‌چاله‌ها، که گرانش بسیار شدیدی داشته، اما نوری تابش نمی‌کنند) کرم چاله‌ها، سیاه چاله های مودار. از طرفی، سیاه‌چاله‌های کر (Kerr) (تصور می‌شود رایج‌ترین نوع سیاه چاله باشند) سنجه‌هایی با کمینه‌های محلی ندارند و در نتیجه مدارهای ایستا نیز ندارند. بنابراین یک مدار ایستا می‌تواند راهی برای تمایز بین سیاه چاله های کر و برخی از اشیای کمتر معمول با مدارهای ایستا را بدست دهد.
در حالیکه فیزیکدانان اذعان می‌کنند نباید انتظار داشته باشیم یک ذره، فقط با تکانه‌ی مناسب، در مکان درست قرار بگیرد تا در فضا-زمان چرخان ، بایستد، ممکن است امکان وجود مدارهای ایستای ناشی از چیزی که نزدیکش رخ می‌دهد، وجود داشته باشد. پیش‌بینی می‌شود ذراتی که در ابتدا ساکن و نزدیک مدارهای ایستا هستند، بسیار آهسته‌تر از آنهایی که بسیار دورترند، حرکت کنند؛ بنابراین حتی اگر محققان هیچگاه یک ذره‌ی ایستاده را مشاهده نکنند، ممکن است ذراتی در حال حرکت آهسته را همان نزدیکی ببینند که وجود یک مدار ایستای نزدیک را نشان می‌دهد. اذعان به وجود حلقه‌ی ایستا، به ما کمک می‌کند چیزی را که از مشاهدات آینده انتظار داریم، بهتر درک کنیم؛ مثلا می‌توانیم حلقه‌ای را برای تشخیص اشیای عجیبِ ممکن مانند ستاره‌ی بوزونی جستجو کنیم.
