سیاهچاله‌های بدون مو نسبیت عام اینشتین را بار دیگر تأیید کردند

۱۲ آبان ۱۴۰۰ | ۱۰:۳۰ ۱۲ آبان ۱۴۰۰ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۲ دقیقه
شبیه‌سازی میدان‌های مغناطیسی اطراف سیاهچاله

یک مطالعه‌ی جدید در فیزیک نشان می‌دهد که نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین چگونه حتی برای سیاهچاله‌های بدون مو همچنان پیش‌بینی درستی ارائه می‌دهد.

سیاهچاله‌ها مناطقی از فضا-زمان هستند که کشش گرانشی در آن‌ها به اندازه‌ای قوی است که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند از آن‌ها بگریزد. نظریه‌ی نسبیت عام ابنشتین وجود سیاهچاله‌ها را پیش‌بینی می‌کند. بر این اساس نسبیت عام نشان می‌دهد که مهم نیست چنین جرم عظیمی چه چیزی را می‌بلعد؛ در هر صورت سیاهچاله فقط با جرم، تکانه‌ی زاویه‌ای و بار الکتریکی مشخص می‌شود. نظریه‌ای که اخترفیزیکدانان از آن به‌‌عنوان نظریه‌ی «بدون مو» (No-Hair Theorem) یاد می‌کنند.

اما تا کنون یک مشکل دائمی برای این نظریه وجود داشته است: میدان‌های مغناطیسی. برای اینکه نظریه‌ی بدون مو درست باشد، بلعیدن مواد نباید ویژگی‌های اصلی سیاهچاله را تغییر دهد. اما در حالی که سیاهچاله‌ها می‌توانند با میدان‌های مغناطیسی قوی تولید شوند، می‌توانند با بلعیدن مواد خاصی هم این میدان‌های مغناطیسی قوی را به‌دست آورند و ابرهای پلاسما این میدان‌های مغناطیسی را در اطراف سیاهچاله حفظ خواهند کرد که این یک تناقض برای نظریه‌ی بدون مو است.

فیزیکدانان ابن دوگانگی را با استفاده از یک ابررایانه برای شبیه‌سازی سیاهچاله‌ای که توسط پلاسما احاطه شده بود، بررسی کردند. در مطالعه‌ی تازه‌ای که نتایج آن در نشریه‌ی «فیزیکال ریویو لترز» (Physical Review Letters) منتشر شده است، آن‌‌ها دریافتند که حتی زمانی که سیاهچاله‌ها دارای میدان مغناطیسی هستند، قضیه‌ی بدون مو و نظریه‌ی نسبیت اینشتین همچنان برقرار هستند.

«بارت ریپردا» (Bart Ripperda) یکی از نویسندگان این مطالعه و پژوهشگر مرکز اخترفیزیک محاسباتی مؤسسه‌ی فلت‌آیرون (CCA) گفت: «حدس بدون مو سنگ بنای نسبیت عام است. اگر سیاهچاله دارای میدان مغناطیسی طولانی‌مدت باشد، نظریه‌ی بدون مو نقض می‌شود اما خوشبختانه راه حلی از فیزیک پلاسما به‌دست آمد که درستی نظریه‌ی بدون مو را نشان می‌دهد.»

پژوهشگران در شبیه‌سازی‌های خود دریافتند میدان‌های مغناطیسی اطراف سیاهچاله‌ها می‌توانند تکامل پیدا کنند به این صورت که خطوط میدان مغناطیسی اطراف سیاهچاله به سرعت از هم جدا می‌شوند و دوباره به هم می‌پیوندند. این پدیده حباب‌هایی از پلاسما ایجاد می‌کند که توسط میدان مغناطیسی انرژی می‌گیرند و رشد می‌کنند و حتی به فضا پرتاب می‌شوند یا توسط سیاهچاله بلعیده می‌شوند.

ریپردا گفت: «نظریه‌پردازان به این دلیل به این موضوع فکر نکردند زیرا معمولا سیاهچاله‌ها را در خلأ بررسی می‌کنند. اما در جهان واقعی اغلب پلاسما در اطراف آن‌ها وجود دارد و پلاسما می‌تواند میدان‌های مغناطیسی را حفظ کند و این باید با حدس‌های ناشی از نظریه‌ی بدون مو مطابقت داشته باشد.»

با این وجود چیزی که بیشتر هم قضیه‌ی بدون مو را تأیید کرد این بود که دانشمندان دریافتند که این فرآیند تکامل، به سرعت میدان‌های مغناطیسی را تخلیه می‌کند تا زمانی که کاملا محو شوند. این کاهش بسیار سریع با نرخی حدود ۱۰ درصد سرعت نور روی داد و به گفته‌ی ریپردا این اتصال سریع دوباره، حدس بدون مو را نجات داد.

عکس کاور: شبیه‌سازی میدان‌های مغناطیسی اطراف سیاهچاله (خطوط سبز) که توسط حباب‌های پلاسما (دایره‌های سبز) جدا شده و دوباره به هم می‌پیوندند.
Credit: A. Bransgrove et al. Physical Review Letters

منبع: Space

برچسب‌ها :
دیدگاه شما