جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

عجیب‌ترین ایده‌های استیون هاوکینگ درباره‌ی سیاهچاله‌ها

عجیب‌ترین ایده‌های استیون هاوکینگ درباره‌ی سیاه‌چاله‌ها

استیون هاوکینگ در روز ۱۴ مارس سال ۲۰۱۸، پس از پژوهش‌ها و فعالیت‌های گسترده در فیزیک درگذشت. برخی از مهم‌ترین مطالعات اخیر این کیهان‌شناس، درباره‌ی سیاه‌چاله‌ها (حباب‌های گرسنه‌ای از ماده‌ی چگال که تقریباً هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن‌ها بگریزد) بوده است. به نظر می‌رسد که این جاروبرقی‌های کیهانی، خیلی از مفاهیم گیتی را زیر سوال می‌برند. کارهای هاوکینگ در تصحیح درک ما از این اجرام سماوی عجیب، بسیار تاثیرگذار بوده است. از پی بردن به این که سیاه‌چاله‌ها واقعا سیاه نیستند، تا «مو»ی سیاه‌چاله‌ها که ممکن است از آن‌ها بیرون بزند. در این مقاله، در بحث و بررسی برخی از عجیب‌ترین ایده‌های استیون هاوکینگ درباره‌ی سیاه‌چاله‌ها، با تحریریه‌ی رسانه‌ی کیهان‌شناس همراه باشید.

با عجیب‌ترین مورد از عجیب‌ترین ایده‌های استیون هاوکینگ آشنا شوید: سیاه‌چاله‌ها مو دارند!

سیاه‌چاله‌ها مو دارند
سیاه‌چاله‌ها مو دارند

هاوکینگ تا آخرین سال‌های زندگی‌اش، به توسعه‌ی نظریه‌ی سیاه‌چاله‌هایش ادامه داد. در حقیقت، دانشمندان گمان می‌کردند که سیاه‌چاله‌ها طاس هستند؛ یعنی هیچ اطلاعات پیچیده‌ای در لبه‌ی آن‌ها وجود ندارد و همه‌ی ویژگی‌های آن‌ها به غیر از جرم، تکانه‌ی زاویه‌ای و اسپین‌شان، یکسان هستند. اما در سال ۲۰۱۶، هاوکینگ و فیزیکدان دانشگاه هاروارد، اندرو استرومینگر (Andrew Strominger)، پیشنهاد دادند، سیاه‌چاله‌ها دسته‌ای مجلل از مو دارند که به شکل رشته‌های بلند ذرات با انرژی صفر، از افق رویداد سیاه‌چاله بیرون می‌آید. این ایده، می‌گوید که برخی از اطلاعات بلعیده‌شده توسط سیاه‌چاله‌ها، ممکن است در این موها ذخیره شده باشد.

تابش و نابودی سیاه‌چاله‌ها

تابش و نابودی سیاه‌چاله‌ها
تابش و نابودی سیاه‌چاله‌ها

محققان از ابتدا باور داشتند که هیچ‌چیز نمی‌تواند از یک سیاه‌چاله فرار کند. یعنی هر چیزی که، از افق رویداد آن می‌گذرد، تکه پاره، بلعیده و موجب رشد سیاه‌چاله شده و هیچ‌گاه دوباره دیده نخواهد شد. اما در دهه‌ی ۱۹۷۰، هاوکینگ مفهوم «تابش هاوکینگ» را توضیح داد. این ایده می‌گوید که سیاه‌چاله‌ها ممکن است به جای بزرگتر شدن، از بین بروند. این مفهوم بر اساس دو پدیده‌ی غیرعادی گفته شده است: نوسان‌های کوانتومی (quantum fluctuation)؛ توانایی عجیب ذرات زیراتمی که می‌توانند به خودی خود به وجود بیایند (خیلی کمیاب) و تونل‌زنی کوانتومی (quantum tunneling) که به ذرات اجازه می‌دهد اساساً در موانع غیرقابل نفوذ تونل بزنند. برای مثال، بعضی اوقات ماده و پادماده از هیچ به وجود می‌آیند و سپس یکدیگر را نابود می‌کنند. اگر این اتفاق در مرز یک سیاه‌چاله روی دهد، ممکن است که یک ذره ناگهان در خارج سیاه‌چاله به وجود بیاید و سپس به سمت فضای بیرون روانه شود. بنابراین، پادماده‌ی آن نمی‌تواند آن را نابود کند و در عوض، به سمت مرکز سیاه‌چاله کشیده می‌شود. با گذشت زمان، این سیاه‌چاله تبخیر شده و اندازه‌ی ‌آن به سرعت کاهش پیدا می‌کند. با این حال، ذره‌ای که قصد فرار از سیاه‌چاله را دارد باید در مقایسه با اندازه‌ی سیاه‌چاله خیلی بزرگ باشد. این یعنی نور با انرژی بسیار کم می‌تواند از سنگین‌ترین سیاه‌چاله‌ها فرار کند. تاکنون، هیچکس به طور مستقیم تابش هاوکینگ را اندازه‎گیری نکرده است. اما فیزیکدانان به این نتیجه رسیده‌اند که این تابش وجود دارد.

احتمالا نوع نادری از سیاه‌چاله‌ سرگردان اطراف راه شیری باشد

شروع کیهان از یک تکینگی

شروع کیهان از یک تکینگی
شروع کیهان از یک تکینگی

یکی از خدمات اخیر هاوکینگ به فیزیک، پایان‌نامه‌ی دکترای او بود که در سال ۱۹۶۶ در دانشگاه کمبریج نوشت. او در آن مقاله گفت که کیهان از یک ذره ماده‌ی بی‌نهایت کوچک و بی‌اندازه چگال به وجود آمده که روی خودش پیچیده‌شده است (اولین راه نوین بیان مفهوم انفجار بزرگ). با این‌که ذره‌ی اولیه، یک تکینگی است و سیاه‌چاله‌ها نیز تکینگی هستند، معلوم می‌شود که ذره‌ی اولیه ابتدای کیهان یک سیاه‌چاله نیست زیرا ماده می‌تواند از آن فرار کند. راه دیگری برای بیان این مفهوم، این است که ذره‌ی ابتدایی یک «سفیدچاله» بوده است. سفیدچاله، نسخه‌ی برگردان‌شده‌ی زمانی سیاه‌چاله است. با توجه به نظر ریاضیدانی در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، با این‌که ممکن است انفجار بزرگ از یک سفیدچاله نشأت گرفته باشد، اما باید تا پایان عمر کیهان صبر کنیم تا حقیقت این موضوع را بفهمیم.

تامین انرژی مورد نیاز کیهان توسط سیاه‌چاله‌های کوچک

تامین انرژی مورد نیاز کیهان توسط سیاه‌چاله‌های کوچک
تامین انرژی مورد نیاز کیهان توسط سیاه‌چاله‌های کوچک

بزرگترین سیاه‌چاله‌های گیتی، سیاه‌چاله‌های ابرپرجرمی هستند که در قلب کهکشان‌هایی با جرم میلیاردها برابر خورشید ما قرار دارند. با این حال، کیهان می‌تواند از سیاه‌چاله‌هایی با جرم ۱۰ برابر خورشید نیز پر شده باشد. اما دانشمندان وجود سیاه‌چاله‌هایی به اندازه‌ی کوهی روی زمین را پیشنهاد داده‌اند. بخاطر کوچک بودنشان (تابش هاوکینگ تنها زمانی به ذرات اجازه‌ی خروج می‌دهد که طول موجشان به اندازه‌ی خود سیاه‌چاله باشد)، هاوکینگ پیشنهاد کرده که این سیاه‌چاله‌های کوچک می‌توانند ذرات با انرژی بالاتر را بیرون بفرستند و آن هنگام به عنوان یک منبع قدرت مورد استفاده قرار بگیرند.

هاوکینگ طی سخنرانی خود در روز ۲ فوریه ۲۰۱۶ گفته است: «یک سیاه‌چاله به اندازه‌ی کوه، می‌تواند ۱۰ میلیون مگاوات اشعه‌ی X-ray و گاما ساطع کند که برای تأمین برق یک روز دنیا (سیاره زمین) کافی است. با این حال، به کارگیری یک سیاه‌چاله‌ی کوچک آسان نخواهد بود. شما نمی‌توانید آن را در یک نیروگاه نگه دارید زیرا در زمین فرو رفته و تا مرکز آن پیش خواهد رفت.»

امکان وجود جرم منفی در کیهان

… و اما آخرین مورد از عجیب‌ترین ایده‌های استیون هاوکینگ: سیاهچاله‌ها مرز ندارند

سیاه‌چاله‌ها مرز ندارند
سیاه‌چاله‌ها مرز ندارند

در سال ۲۰۱۴، هاوکینگ یکی از مفاهیم بنیادی سیاه‌چاله‌ها، یعنی افق رویداد آن را که هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن فرار کند، زیر سوال برد. هاوکینگ در یکی از مقاله‌های آرکایو بیان کرد که، افق رویداد یک مرز ثابت نیست و وابسته به ذرات زیراتمی موجود در سیاه‌چاله، در بازه‌های گسترده نوسان می‌کند. ایده‌ی مرز نوسانگر سیاه‌چاله به این هدف توسعه داده شده بود که چیزی را توضیح دهد که به «پارادوکس دیوار آتش» (firewall paradox) معروف است. واقعیت این است که فضانوردی که به درون یک سیاه‌چاله می‌رود، هنگام عبور از افق رویداد هیچ چیز غیرعادی حس نمی‌کند. زیرا احتمالا در یک سقوط آزاد است و نیرویی را احساس نمی‌کند. با این وجود، تابش هاوکینگ پیش‌بینی می‌کند که باید یک «حلقه‌ی جهنمی» (ring of hell) در افق رویداد قرار داشته باشد. پیش از این که فضانورد توسط سیاه‌چاله ویران شود، این حلقه او را می‌سوزاند. عدم وجود یک افق رویداد ثابت، تلاشی بود تا این دو مفهوم را با یکدیگر سازگار کند. هرچند که فیزیکدانان، در همان زمان گفتند که توضیح هاوکینگ از عهده‌ی این کار بر نیامد.


مترجم: هانیه الزهرا بوداغی/ تحریریه‌ی رسانه‌ی علمی کیهان‌شناس

منبع: livescience

 دسته‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
43
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
140
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
83
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
56
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
77