فیزیکدانان در حال حاضر عصر طلایی دانش جدید درباره سیاهچاله ها را تجربه می کنند. از سال 2015، محققان توانسته‌اند سیگنال‌ها را مستقیماً از سیاهچالهها با استفاده از آن دریافت کنند رصدخانه امواج گرانشی با تداخل سنج لیزری (لیگو)، در حالی که رصدخانه هایی مانند تلسکوپ افق رویداد (EHT) اولین تصاویر را دریافت کنید سایه های یک سیاهچاله. امسال نیز از این قاعده مستثنی نبوده است، با یک محصول جدید از نتایج هیجان انگیز و منحصر به فرد، افق های دانش ما را در مورد سیاهچاله ها گسترش می دهد. در اینجا نگاهی به برخی از چشمگیرترین اکتشافات سال 2020 می اندازیم.
اگر بخواهیم تایید کنیم که سال 2020 سال تحقیقات سیاه چاله بوده است، دستاورد اصلی علم است جایزه نوبل - در ماه اکتبر به سه فیزیکدان اهدا شد که آثارشان زندگی این اجرام فضایی مرموز را روشن می کند.
راجر پنروز از دانشگاه آکسفورد در بریتانیا نیمی از جایزه را برای کشف اینکه تشکیل سیاهچاله یک پیش‌بینی قوی از نسبیت عام است، دریافت کرد، در حالی که آندریا گوئز از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و راینهارد هانسل از دانشگاه بن آکادمی سلطنتی علوم سوئد در بیانیه ای اعلام کرد و مؤسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در آلمان نیمی دیگر را "برای کشف یک جرم فشرده در مرکز کهکشان ما" به اشتراک گذاشتند. آندره آ گوئز پس از ماری کوری در سال 1903، ماریا هپرت مایر در سال 1963 و دونا استریکلند در سال 2018، تنها چهارمین زن برنده جایزه نوبل فیزیک است.
لیگو و همتای اروپایی آن برج سنبله سیاهچاله ها را از طریق امواج گرانشی در تار و پود فضا-زمان که هنگام نوسان اجسام عظیم تشکیل می شوند، مشاهده کنید.
چندین اکتشاف چشمگیر قبلاً در این تأسیسات انجام شده است. اما در ماه می، این همکاری اعلام کرد که بزرگترین برخورد با یک سیاهچاله در تاریخ را کشف کرده است. یکی از آنها 85 برابر بزرگتر از جرم خورشید و دیگری 66 برابر بزرگتر از جرم خورشید است و وقتی با هم برخورد می کنند سیاهچاله ای را تشکیل می دهند که جرم آن از جرم خورشید بیشتر است. 142 بار این یافته علاوه بر ثبت رکورد، اولین مورد در منطقه به اصطلاح "ممنوع" سیاهچاله های با جرم متوسط بود. اگرچه اخترشناسان سیاهچالههای کوچکی به اندازه خورشید ما دیده‌اند و می‌دانند که سیاهچالههای عظیم، میلیون‌ها برابر جرم خورشید، در مراکز کهکشان‌ها وجود دارند، هیچ‌کس قبلاً شواهدی از سیاهچالهها در این محدوده میانی پیدا نکرده است. اینکه دقیقاً چگونه شکل گرفته‌اند رازی باقی مانده است که دانشمندان اکنون در تلاش برای حل آن هستند.
اندکی بعد مهبانگ جهان با تشعشعات داغ و متلاطم نفوذ کرده بود. در برخی مناطق، انرژی به اندازه‌ای متراکم بود که از نظر تئوری در خود فرو می‌رفت و سیاهچاله را تشکیل می‌داد.
اگرچه فیزیکدانان هنوز نمی دانند که آیا اینها وجود دارند یا خیر سیاهچاله های اولیه (PCD)، اخیراً آنها به این فکر کرده اند که اگر وجود داشته باشند چه اتفاقی می افتد. چندین مقاله، از جمله یکی از آنها که در نوامبر منتشر شد، پیشنهاد کرده‌اند که این سیاهچالهها، که برخی از آنها کوچک‌تر از سیاهچالههایی هستند که از ستارگان در حال مرگ تشکیل شدهاند، احتمالاً می‌توانند ماده تاریک باشند، یک ماده ناشناخته که تأثیر گرانشی بر کل کیهان دارد. در سال‌های آینده، آزمایش‌هایی برای جستجوی PCD در حال انجام است که وجود آنها را تایید یا رد می‌کند.
اگر سیاهچاله های فوق العاده عظیم در مرکز کهکشان ها را بگیرید و آنها را با ضریب 11 بزرگ کنید چه؟ این همان چیزی است که محققان در مقاله ای در ماه سپتامبر در مورد امکان "سیاهچاله های فوق العاده بزرگ" پیشنهاد کردند.SLAB ها).
این اجرام حداقل 1 تریلیون برابر جرم خورشید وزن خواهند داشت که 10 برابر بیشتر از بزرگترین سیاهچاله شناخته شده کنونی، هیولای 66 میلیارد خورشیدی به نام تن 618. برخی از SLAB ها ممکن است در اوایل جهان شکل گرفته باشند و کلاس دیگری از سیاهچاله های اولیه را ایجاد کنند، به این معنی که ما می توانستیم رد آنها را در پس زمینه مایکروویو کیهانی زمانی که جهان ما تنها 380 سال سن داشت، ببینیم. دیگران را می‌توان با مشاهده چگونگی خمیدگی نور ستارگان دور در صورتی که یک SLAB بین ما باشد، شناسایی کرد. این مفهوم هنوز هم فرضی است، اما توجه بیشتری را به خود جلب می کند.
بیشتر جفت سیاهچالههایی که توسط ابزارهای LIGO و Virgo شناسایی شدهاند تقریباً جرم یکسانی دارند. اما در ماه آوریل، این همکاری اعلام کرد که در حال تماشا است نامتقارن ترین فاجعه.
جرم اجسامی که در فاصله 2,4 میلیارد سال نوری از ما با هم برخورد کردند، به ترتیب حدود 8 و 30 برابر خورشید ما جرم داشتند. چنین رویداد غیرمنتظره ای به اندازه کافی نادر در نظر گرفته می شد که تاسیسات امواج گرانشی تنها پس از چند سال متوجه آن نشوند. این کشف این مفروضات را به چالش می کشد و محققان را بر آن می دارد تا امکان ادغام سلسله مراتبی را در نظر بگیرند که در آن یک سیاهچاله با سیاهچاله دیگری برخورد می کند و سپس باقیمانده حاصل با سیاهچاله دیگری ادغام می شود.
هنگامی که یک جسم عظیم در فاصله معینی به یک سیاهچاله نزدیک می شود، نیروهای گرانشی شدید موجود در آنجا می توانند جسم را به رشته های بلندی از مواد تبدیل کنند که در همه جا پراکنده می شوند.
این فرآیند که در عامیانه نامیده می شود اسپاگتی سازی، به ندرت مشاهده شد زیرا بیشتر سیاهچاله ها توسط ابری از گاز و غبار مبهم احاطه شده اند. اما در ماه اکتبر، ستاره شناسان رصدخانه جنوبی اروپا موفق به گرفتن عکس شدند اسپاگت کردن ستاره با جزئیات بی سابقه با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ و تلسکوپ فناوری جدید. این رویداد، معروف به در 2019 قیز، به محققان بینشی در مورد چنین پدیده هایی می دهد و به آنها کمک می کند تا گرانش را در شرایط شدید درک کنند.
هیچ کس نمی خواهد خیلی به سیاهچاله نزدیک شود. خوشبختانه، Pac-Man کیهانی در ماه مه در حال چرخش به دور یک جفت ستاره همراه معروف به منابع انسانی 6819، از نظر نجومی در فاصله ای امن از شرکای خود قرار دارد.
سیاهچاله جدید در فاصله 1000 سال نوری از زمین در صورت فلکی جنوبی تلسکوپ، سه برابر نزدیکتر از رکورددار قبلی است. ستاره شناسان نمی توانند مستقیماً خود سیاهچاله را رصد کنند، اما توانسته اند حضور آن را بر اساس نحوه تأثیر گرانشی آن بر دو جرم دیگر در منظومه استنباط کنند. رصدگران در نیمکره جنوبی می توانند ستارگان منظومه HR 6819 را با نگاه کردن به نمودار ستاره ای و نگاه کردن به صورت فلکی تلسکوپ، نزدیک مرز صورت فلکی پاوو، با چشم غیر مسلح ببینند.
برای تشکیل یک سیاهچاله، ماده و انرژی باید تا یک نقطه کوچک با چگالی بی نهایت فرو بریزند. از آنجایی که چنین بی نهایت هایی باید از نظر فیزیکی غیرممکن باشد، نظریه پردازان مدت هاست به دنبال راهی برای دور زدن چنین نتیجه عجیبی بوده اند.
بر اساس تئوری ریسمان، که همه ذرات و نیروها را با رشته‌های زیراتمی و ارتعاشی جایگزین می‌کند، سیاهچالهها ممکن است عجیب‌تر به نظر برسند - مجموعه‌ای از رشته‌های اساسی، مانند نخ فازی. در ماه اکتبر، یک مطالعه نشان داد که اگر اتم‌های ستاره‌های نوترونی، نوعی از بقایای ستاره‌ای که به اندازه کافی متراکم نیست تا یک سیاهچاله را تشکیل دهد، در واقع مجموعه‌ای از رشته‌ها باشند، در آن صورت فشرده‌کردن آن رشته‌ها به یکدیگر در واقع سیاهچاله را تشکیل نمی‌دهد، اما توپ کرکی - که شبیه به توپ کاموای فوق است. این ایده عجیب هنوز به طور کامل اجرا نشده است، اما یکی از جایگزین های ممکن برای کار با بی نهایت است.
به گفته فیزیکدانان، هر سیاهچاله باید به اصطلاح احاطه شود افق رویداد - مرزی که با سقوط از آن، هرگز خارج نخواهید شد. با این حال، از زمانی که برای اولین بار سیاهچاله ها فرض شد، محققان این سوال را مطرح کردند که آیا افق رویداد کاملا ضروری است یا خیر.
آیا یک سیاهچاله بدون آن وجود دارد، به اصطلاح سیاهچاله "برهنه".? این می تواند خطرناک باشد زیرا قوانین شناخته شده فیزیک در داخل افق رویداد یک سیاهچاله نقض می شود و یک سیاهچاله برهنه نمی تواند محافظت از این مانع را فراهم کند. در حالی که اکثر نظریه پردازان بر این باورند که برهنگی برای سیاهچاله ها ممنوع است، یک مقاله نوامبر گفت راهی برای آزمایش مطمئن وجود دارد. ترفند این است که به دنبال تفاوت‌هایی در دیسک‌های برافزایش یا حلقه‌های گاز و غبار تشکیل‌شده توسط تغذیه سیاهچاله باشید، که می‌تواند نشان دهنده تفاوت قابل مشاهده بین سیاهچالههای برهنه و معمولی باشد.
کریسمس امسال برای دانشمندان سیاهچاله زود فرا رسیده است. در ماه اکتبر، جامعه ناظر LIGO و همتای اروپایی آن Virgo یک کاتالوگ جدید بزرگ را منتشر کردند ده ها سیگنال امواج گرانشی، در بازه زمانی آوریل تا سپتامبر 2019 کشف شد.
این 39 رویداد شامل مجموعه ای از اکتشافات جذاب، مانند ادغام سیاهچاله عظیم که منجر به باقیمانده ای با جرم 142 خورشید شد، یک رویداد بسیار یک طرفه با جرم اجسام بزرگتر از خورشید، و یک شی مرموز که ظاهر شد. یک سیاهچاله کوچک یا یک ستاره نوترونی بزرگ باشد. محققان از این داده ها هیجان زده شدند که نشان می دهد اجرام به طور متوسط هر پنج روز یک سیگنال جدید دریافت می کنند و قصد دارند از آن برای درک بهتر رفتار و فراوانی ادغام سیاهچاله ها استفاده کنند.
همچنین بخوانید:
پاسخ دهید