نتیجه عجیبی که فیزیک‌دانان از یک شبیه‌سازی در آزمایشگاه به‌دست آوردند
آنها چگونه همه‌‌چیز را می‌بلعند
فیزیک‌دانان یک سیاه‌چاله را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کردند و یک اتفاق عجیب رخ داد: سیاه‌چاله شروع به تابش کرد.
به گزارش وب‌سایت ساینس الرت، تیمی از فیزیک‌دانان در سال۲۰۲۲ معادل چیزی را که ما تابش هاوکینگ می‌نامیم مشاهده کردند: ذرات ناشی از اختلالات در نوسانات کوانتومی ناشی از شکست سیاه‌چاله در فضا-زمان. آنها می‌گویند که این می‌تواند به حل تنش بین دو چارچوبِ در حال حاضر آشتی‌ناپذیر برای توصیف جهان کمک کند: یکی نظریه نسبیت عام که رفتار گرانش را به‌عنوان یک میدان پیوسته به نام فضا-زمان توصیف می‌کند و دیگر، مکانیک کوانتومی که رفتار ذرات گسسته را با استفاده از ریاضیات احتمالات توصیف می‌کند. برای رسیدن به تئوری یکپارچه گرانش کوانتومی که بتوان آن را به‌صورتی جهان‌شمول به‌کار برد، این دو نظریه غیرقابل امتزاج باید راهی پیدا کنند تا به‌نحوی با هم کنار بیایند. اینجاست که پای سیاه‌چاله‌ها به میان می‌آید؛ شاید عجیب‌ترین پدیده کیهانی که می‌شناسیم. سیاه‌چاله‌ها به قدری چگال هستند که در فاصله معینی از مرکز جرم‌شان، حتی نور هم با آن سرعت بالا قادر به گریز نیست. این فاصله که بسته به جرم سیاه‌چاله متغیر است، افق رویداد نامیده می‌شود. هنگامی که چیزی از این مرز عبور کند، فقط می‌توانیم اتفاقی را که می‌افتد تصور کنیم، زیرا دیگر هیچ‌کس از سرنوشت آن مطلع نخواهد شد. اما در سال۱۹۷۴، «استیون هاوکینگ» پیشنهاد کرد که وقفه در نوسانات کوانتومی ناشی از افق رویداد، منجر به‌نوعی تابش، بسیار شبیه به تابش گرمایی می‌شود.
اگر این تشعشعات هاوکینگ وجود داشته باشد، آن‌قدر ضعیف است که ما هنوز نمی‌توانیم آن را در مقیاس کیهانی تشخیص دهیم، اما می‌توانیم خواص آن را با ایجاد آنالوگ‌های سیاه‌چاله در آزمایشگاه بررسی کنیم. این کار قبلا انجام شده بود، اما در نوامبر۲۰۲۲ تیمی به رهبری «لوته مرتنز» از دانشگاه آمستردام در هلند چیز جدیدی را امتحان کردند. در این آزمایش، یک زنجیره یک‌بعدی از اتم‌ها به‌عنوان مسیری برای الکترون‌ها برای «پرش» از یک موقعیت به موقعیت دیگر عمل می‌کرد. فیزیک‌دانان می‌توانند در چنین شرایطی، نوعی افق رویداد ایجاد کنند که با ماهیت موجی مانند الکترون‌ها تداخل داشته باشد.
به‌گفته این تیم تحقیقاتی، اثر این افق رویداد آزمایشگاهی، باعث افزایش دما شد که با انتظارات نظری از یک سیستم سیاه‌چاله معادل خود مطابقت داشت؛ اما تنها زمانی که بخشی از زنجیره فراتر از افق رویداد گسترش یابد. این می‌تواند به این معنا باشد که درهم‌تنیدگی ذراتی که در افق رویداد قرار دارند، در تولید تشعشعات هاوکینگ مؤثر است.
تشعشعات هاوکینگ شبیه‌سازی‌شده فقط برای طیف خاصی از دامنه‌های پرش حرارتی بود و با شبیه‌سازی‌هایی شروع شد که با تقلید از نوعی فضا-زمان «مسطح» درنظر گرفته می‌شد. این نشان می‌دهد که تابش هاوکینگ ممکن است فقط در محدوده‌ای از موقعیت‌ها و زمانی که تغییری در پیچ و تاب فضا-زمان به‌دلیل گرانش وجود دارد، تابش گرمایی باشد.معلوم نیست که این برای گرانش کوانتومی چه معنایی دارد، اما این مدل راهی برای مطالعه ظهور تابش هاوکینگ در محیطی ارائه می‌کند که تحت‌تأثیر دینامیک تشکیل یک سیاه‌چاله نیست. به‌گفته محققان، از آنجا که سیستم بسیار ساده است، می‌توان آن را درطیف وسیعی از مجموعه آزمایش‌ها به‌کار برد.
این تحقیق در «Physical Review Research» منتشر شده است.
سیاه‌چاله‌ها از چیزی که فکر می‌کردیم به ما نزدیک ترند!
دانشمندان می‌گویند: احتمالا سیاه‌چاله‌ها بسیار نزدیک تر از آنچه تصور می‌کردیم در کمین زمین باشند. کهکشان راه شیری باید مملو از سیاه‌چاله‌های کوچک باشد. تخمین زده می‌شود که در گوشه و کنار کهکشان، سیاه‌چاله‌هایی با جرم ستاره‌ای ۱۰میلیون تا یک میلیارد کمین کرده باشند. چون معمولا نمی‌توانیم آنها را ببینیم (مگر اینکه فعال باشند)، قادر نیستیم سرشماری‌شان کنیم. همچنین نمی‌دانیم که آنها کجای کهکشان راه شیری هستند. ما فقط از حدود ۲۰سیاه‌چاله با جرم ستاره‌ای در کهکشان راه شیری خبر داریم که نزدیک‌ترین آنها به زمین در فاصله ۱۵۶۵سال نوری از ما قرار دارد. یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که آنها می‌توانند از آنچه قبلا فکر می‌کردیم بسیار به ما نزدیک‌تر باشند. با تجزیه و تحلیل و مدل‌سازی خوشه قلائص(گروهی از ستارگان که در فاصله ۱۵۰سال نوری از ما قرار دارند) تیمی از ستاره‌شناسان دریافته اند که ممکن است 2 یا 3 سیاه‌چاله جرم ستاره‌ای در آن پنهان شده باشند. استفانو تورنیامنتی، اخترفیزیک‌دان از دانشگاه پادوآ در ایتالیا می‌گوید: «شبیه‌سازی‌های ما تنها درصورتی می‌تواند با جرم و اندازه قلائص مطابقت داشته باشد که در مرکز خوشه (دست کم تا همین اواخر) سیاه‌چاله‌هایی وجود داشته باشند.» قلائص که با چشم غیرمسلح در آسمان شب در صورت فلکی برج ثور قابل مشاهده است، به‌عنوان یک خوشه باز شناخته می‌شود (گروهی از ستارگان که ویژگی‌های مشابهی دارند و با هم در فضا در یک حباب گرانشی در حال حرکت هستند.) هر خوشه ستاره‌ای باز خانواده‌ای از ستارگان خواهر و برادر است که همگی از یک ابرمولکولی عظیم متولد شده‌اند و قبل از اینکه در نهایت هر کدام راه خود را بروند، با هم می‌چرخند. انتظار می‌رود که در این محیط های پرتراکم، ستاره‌ها با سرعتی بالاتر از آنچه در محیط های ستاره‌ای کم‌جمعیت می‌بینید، موجب حرکت یکدیگر شوند و در نتیجه نرخ بالاتری از برخورد و ادغام به‌وجود می‌آید. ستاره‌شناسان پیش‌بینی می‌کنند که در قلب خوشه‌های ستاره‌ای، سیاه‌چاله‌هایی را می‌توان یافت که محصول نهایی این فعل و انفعالات هستند. ما نشانه‌هایی از آنها را در انواع دیگر خوشه‌ها دیده‌ایم، اما چون سیاه‌چاله‌ها هیچ نوری از خود ساطع نمی‌کنند مگر اینکه به‌طور فعال در حال بلعیدن ستاره‌ها باشند، یافتن آنها یک چالش است. محققان قادر به شناسایی مکان‌های دقیق نبودند، اما می‌گویند این یافته نشان می‌دهد که قلائص، حاوی نزدیک‌ترین سیاه‌چاله‌ها به منظومه شمسی است که بیش از ۱۰برابر نزدیک تر از گزینه قبلی است. واضح است که ما در معرض هیچ خطری از جانب آنها نیستیم ومحققان دریافتند که بیشترین سرعت حرکت این سیاه‌چاله‌ها ۳ کیلومتر در ثانیه است و حتی اگر آنها در جهت ما سفر کنند، زمان بسیار زیادی طول می‌کشد تا به اینجا برسند.
در همینه زمینه :
