یک گروه بین المللی از دانشمندان سرانجام ثابت کردند که سیاه چاله های کِر (Kerr) که به آرامی می چرخند، پایدار هستند و این یکی از نظریه های اینشتین بود که درست از آب درآمده است.
"روی کِر" (Roy Kerr) که یک ریاضیدان بود در سال ۱۹۶۳، راه حلی برای معادلات اینشتین پیدا کرد که به طور دقیق فضا- زمان را در اطراف چیزی که امروزه بعنوان سیاه چاله چرخان شناخته می شود، توصیف می کند.
چندین دهه است که دانشمندان تلاش می کنند ثابت کنند که این نوع سیاه چاله ها پایدار هستند. آنها در نهایت راه حلی ابداع کرده اند که پایداری انواع سیاه چاله های کِر که به آرامی می چرخند را ثابت می کند. برای انجام این کار، آنها سالها کار مرتبط با مدل های کِر را مدل سازی کردند.
سیاه چاله های چرخان پایدار
سیاه چاله ناحیه ای در فضا- زمان با گرانشی بسیار نیرومند است که هیچ چیز حتی ذرات و تابش های الکترومغناطیسی مانند نور نمی توانند از میدان گرانش قدرتمند آن بگریزند. نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین بیان می کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده شده میتواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا- زمان و تشکیل سیاه چاله شود. مرز این ناحیه از فضا- زمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی تواند به بیرون برگردد را "افق رویداد" می نامند.
صفت "سیاه" در نام سیاه چاله برگرفته از این واقعیت است که همه ی نوری را که از افق رویداد آن می گذرد به دام می اندازد. از این دیدگاه، سیاه چاله رفتاری شبیه به جسم سیاه در ترمودینامیک دارد. از سوی دیگر نیز نظریه میدان های کوانتومی در فضا- زمان خمیده پیش بینی می کند که افق های رویداد نیز تابشی به نام "تابش هاوکینگ" گسیل می کنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبت وارونه دارد.
میزان دما در سیاه چاله های ستاره ای در حد چند میلیاردم کلوین است و از این رو ردیابی آن دشوار است. سیاه چاله به علت این که نوری از آن خارج نمی گردد، نامرئی است، ولی میتواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده پیرامون خود نشان دهد. اخترشناسان از راه بررسی برهمکنش میان ستاره دوگانه با همدم نامرئی شان، نامزد های احتمالی بسیاری برای سیاه چاله بودن در این منظومه ها شناسایی کرده اند.
این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کهکشان ها یک سیاه چاله کلان جرم وجود دارد. برای نمونه، در مرکز کهکشان راه شیری ما نیز یک سیاه چاله کلان جرم یا ابرسیاه چاله با جرمی بیش از چهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد.
ولی سیاه چاله کِر یا سیاه چاله چرخان نوعی سیاه چاله است که دارای تکانه زاویه ای است.
اگر یک سیاه چاله پایدار باشد، در نهایت ، حتی پس از دریافت تکان شدید امواج گرانشی به توصیف ریاضی کِر باز می گردد. اگر این سیاه چاله ها ناپایدار بودند، به این معنی بود که نظریه گرانش اینشتین باید در سطحی اساسی اصلاح شود و جامعه علمی باید آنچه را که در مورد غول های کیهانی می داند، دوباره ارزیابی کند.
دانشمندان این مطالعه جدید بررسی کردند که آیا برخورد امواج گرانشی به یک سیاه چاله میتواند موجب ایجاد اختلال کافی برای تغییر یا حتی نابودي دائمی سیاه چاله شود یا خیر. برای مقایسه فرض کنید که یک لیوان آب شروع به ارتعاش می کند و اگر با امواج صوتی کافی مواجه شود که کاملاً با فرکانس تشدید آن مطابقت داشته باشد، میتواند خرد شود.
آن ها چندین پیامد را مانند عبور موج گرانشی از افق رویداد سیاه چاله کِر برای ورود به داخل آن در نظر گرفتند. این می تواند جرم و چرخش سیاه چاله را تغییر دهد.
محققان فرض کردند که امواج گرانشی همچنین میتوانند با آنچنان انرژی زیادی دور سیاه چاله جمع شوند و بچرخند که تکینگی کاملاً جدیدی را ایجاد کنند که نشانه ای مطمئن از بی ثباتی است.
این گروه تحقیقاتی از سه دانشمند ریاضیدان به نام های" ژرمی شفتل "از دانشگاه سوربن، "النا گیورگی" از دانشگاه کلمبیا و "سرجیو کلاینرمن" از دانشگاه پرینستون تشکیل شده است. آنها بر روی مطالعات دیگران در این حوزه کار کردند تا در نهایت ثابت کنند سیاه چاله های کِر، پایدار هستند.
"کلاینرمن" می گوید: چهار تلاش جدی صورت گرفته است و ما خوش شانس بودیم. این یک پیروزی برای کل تحقیقات در این زمینه است.
این سه ریاضیدان، پایداری سیاه چاله هایی که به آرامی می چرخند را ثابت کردند، چیزی که هنوز برای سیاه چاله هایی که به سرعت می چرخند، ثابت نشده است.
البته این مطالعه هنوز مورد بررسی همتا قرار نگرفته است، اگرچه کار های مرتبط قبلی این دانشمندان برای انتشار تائید شده است.
- 17
- 2
