جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

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

سیاه‌چاله صوتی

سیاه‌چاله صوتی آزمایشگاهی پیش‌بینی‌های هاوکینگ را تایید می‌کند

سیاه‌چاله‌ها اجرام بسیار افراطی هستند! یک سیاه‌چاله ناحیه‌ای در فضا است که در آن گرانش به‌قدری شدید است که هیچ‌چیز، حتی نور، نمی‌تواند از آن بگریزد. برای توضیح جزئیات رفتار سیاه‌چاله‌ها نیازمند استفاده از پیشرفته‌ترین نظریه‌های فیزیک، مانند مکانیک کوانتومی و نسبیت عام، هستیم اما مشکلی که وجود دارد این است که این دو نظریه با هم کنار نمی‌آیند. پس شاید بهتر باشد جزئیات این پدیده را روی یک سیاه‌چاله صوتی در آزمایشگاهمان بررسی کنیم!

دانشمند فقید استیون هاوکینگ، یکی از هزاران فیزیکدانانی بود که در سراسر دنیا بر روی سیاه‌چاله‌ها تحقیق می‌کنند و تلاش می‌کنند پیچیدگی این اجرام را توضیح دهند یکی از مهم‌ترین فرضیات او در این زمینه‌ی تحقیقاتی، تابش هاوکینگ است. این نظریه بیان می‌کند سیاه‌چاله‌ها از خود ذراتی منتشر می‌کنند و با این کار مقدار بسیار کمی از انرژی‌شان کاهش می‌یابد. این نظریه عنوان می‌کند که سیاه‌چاله‌ها کاملا سیاه، و مجهول، نیستند چرا که ذرات می‌توانند از دام آن‌ها فرار کنند. او همچنین بیان کرده است که این تابش می‌تواند حرارتی باشد و دمای آن بستگی ویژگی‌های سیاه‌چاله دارد.

ما نمی‌توانیم سیاه‌چاله‌ی واقعی را در آزمایشگاه بسازیم؛ حداقل فعلا نمی‌توانیم این کار را انجام دهیم. برای آزمایش این نظریه محققان می‌بایست در طراحی آزمایش به اندازه‌ی کافی خلاق باشند. پیش از این محققان از آب و امواج برای ایجاد سیاه‌چاله‌های مصنوعی استفاده می‌کردند. نوع دیگر این سیاه‌چاله‌های آزمایشگاهی، که سیاه‌چاله صوتی نامیده می‌شود، روش آزمایشی خوبی برای تخمین نظریه‌ی هاوکینگ بوده است.

در سال ۲۰۱۶ دکتر جف استاینهاور یک سیاه‌چاله صوتی ساخت. این سیاه‌چاله یک تله است که موج‌های صوتی برای فرار از آن مجبور هستند از سرعت صوت سریع‌تر حرکت کنند. این مورد یک شبیه‌سازی بسیار عالی از سیاه‌چاله و رفتار آن است.

سیاه‌چاله چیست؟

هم‌اکنون دکتر استاینهاور و همکارانش، نمونه‌ی اولیه‌ی آزمایشی سه سال گذشته را را به منظور آزمایش پیش‌بینی هاوکینگ بهبود بخشیده‌اند. تیم او نویزهای ناشی از میدان مغناطسی را کاهش و پایداری حرارتی و مکانیکی نمونه را افزایش داده‌اند تا شرایط بهتری برای مطالعه‌ی این سامانه فراهم شود.

مقاله‌ی منتشر شده در مجله‌ی Nature نشان می‌دهد که این سیاه‌چاله صوتی پیش‌بینی‌های استیون هاوکینگ را تایید می‌کند.طبق این پیش‌بینی دمای سیاه‌چاله به تابش هاوکینگ، آنتروپی و گرانش سطح آن وابسته است. این وابستگی در آزمایش استاینهاور نیز به صورت تجربی مشاهده شده و تاییدکننده‌ی نظریات هاوکینگ است.

همان‌طور که قبلا اشاره شد مکانیک کوانتومی و نسبیت عام به‌خوبی کنار هم قرار نمی‌گیرند. برای کنار هم آوردن این دو نظریه، فیزیکدانان مجبورند از تخمین‌هایی استفاده کنند که آن ‌هم فقط در شرایط خاصی عمل می‌کند. دکتر استینهاور در گفتگو با IFLScience گفته است: «نکته‌ی مفید بررسی و مطالعه‌ی سیاه‌چاله‌ها نه فقط انجام بررسی بیشتر در مورد خود سیاه‌چاله‌ها، بلکه یادگیری قوانین جدید فیزیک است.»

فضا-زمان را در نظر بگیرید. هر یک نقطه‌ی بسیار کوچک از فضا-زمان دارای مقادیر مشخصی انرژی است. این انرژی می‌تواند ناگهان به جفت ماده و پادماده تبدیل شود که این جفت مجددا با یکدیگر برخورد‌ کرده و به انرژی تبدیل می‌شوند.

سوال این جاست که اگر یکی از این جفت ذره‌ها بر روی افق ‌رویداد سیاه‌چاله، سطحی که هیچ‌چیز نمی‌تواند از کشش گرانشی آن فرار کند، قرار بگیرد آن‌گاه چه اتفاقی می‌افتد؟ در این شرایط یک ذره به داخل سیاه‌چاله سقوط کرده اما ذره‌ی دیگر می‌تواند از گرانش آن فرار‌ کند و با این ‌کار مقداری از انرژی فضا-زمان اطراف سیاه‌چاله را با خود ببرد.

میدان مغناطیسی تاجی ابرسیاه‌چاله‌ها ، ضعیف‌تر از آن چیزی است که انتظار می‌رفت

مترجم: مارال مشعوف/ ویراستار: زهرا جعفریان/ تحریریه‌ی رسانه‌ی علمی کیهان‌شناس

منبع: iflscience

 دسته‌ها:
       
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
60
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
180
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
96
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
66
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
96