برخورد سیاه چاله

برخورد سیاه چاله ها با یکدیگر، یکی از بزرگترین سوالات بشر را پاسخ خواهد داد

برخورد سیاه چاله ها می‌تواند تاثیر خاصی روی بافت فضا-زمان بگذارد. این برخورد هیجان‌ انگیز همچنین پاسخ برخی از بزرگترین سوالات بشر را در دست دارد.

در سال ۲۰۱۹ کنفرانسی در موسسه فیزیک نظری کاولی کالیفرنیا برگزار شد. این کنفرانس در نهایت جنجالی را در دنیای فیزیک ایجاد کرد که گفته می‌شود تنها با برخورد سیاه چاله ها خاتمه می‌یابد.

یافتن ثابت هابل با بررسی برخورد سیاه چاله ها

David Gross، کارشناس فیزیک ذرات و مدیر پیشین موسسه فیزیک نظری کاولی در رابطه با سرعت انبساط جهان گفت:

ما این موضوع را یک تنش یا مشکل نمی‌دانیم، بلکه یک بحران است.

البته Gross در رابطه با پدیده انبساط جهان نگران نبود؛ زیرا ما از دهه‌ها پیش می‌دانستیم که هستی با سرعتی باورنکردنی در حال گسترش است. به طور کلی اجرام آسمانی اطراف کره زمین همیشه در حال فاصله گرفتن از ما و همدیگر هستند. Gross بیشتر به خاطر محاسبات ریاضی مربوطه نگران بود.

برای اینکه متوجه شویم دقیقا جهان با چه سرعتی در حال گسترش است، به یک مقدار بسیار مهم به نام ثابت هابل نیاز داریم. هرچند که تاکنون دانشمندان نتوانسته‌اند در رابطه با آن به توافق برسند. همین نیز باعث شد که جامعه اخترشناسی با یک بحران مواجه شود، بحرانی که به نظر می‌رسد تنها با برخورد سیاه چاله ها ختم خواهد شد.

از کنفرانس بحث برانگیز سال ۲۰۱۹ به این طرف، اخترشناسان در سرتاسر دنیا به صورت گسترده به بازنگردی معادلات خود پرداخته‌اند تا بتوانند آرامش را به جمع خود باز گردانند. تا اینکه در نهایت تیمی موفق شد یک ایده عجیب و غیر منتظره را برای حل این مشکل ارائه دهد. آنها ۱۲ مرداد راه حل خود را در مجله Physical Review Letters نیز منتشر کردند.

به طور کلی گاهی اوقات سیاه چاله ها با همدیگر برخورد می‌کنند. اخترشناسان دانشگاه شیکاگو نیز بر این باورند که برخورد این غول‌های گرانشی با هم می‌تواند موج‌هایی را در بافت فضا-زمان ایجاد کنند. این موج‌ها اطلاعاتی را از خود باقی می‌گذارند که برای حل کردن مشکل ثابت هابل ضروری هستند.

در نهایت اگر دانشمندان بتوانند به میزان دقیق ثابت هابل دست یابند، پاسخ سوالات بسیار بزرگی در رابطه با هستی نیز به دست خواهد آمد. سوالاتی همچون اینکه هستی چگونه به جهانی که امروز می‌بینیم رسیده است؟ از نظر فیزیکی از چه چیزی ساخته شده؟ میلیاردها سال بعد و سال‌ها پس از اینکه تمدن انسان نابود شد، هستی به چه صورت خواهد بود؟

موج‌های فضا-زمان

سیاه چاله ها اجرام آسمانی بسیار بزرگی هستند که حتی تصور آنها نیز سخت است. حالا در نظر بگیرید که دو سیاه چاله بزرگ با هم برخورد کنند و یک سیاه چاله بسیار بزرگتر را شکل دهند. قدرت گرانشی بسیار بالای سیاه چاله جدید به شدت بافت فضا-زمان را تحت تاثیر قرار می‌دهد و همانطور که گفتیم خود برخورد هم باعث ایجاد موج‌هایی در آن خواهد شد. برای درک بهتر می‌توان لحظه افتادن یک سنگ درون دریاچه را تصور کرد.

چهار سال قبل از کنفرانس جنجالی Gross، دو رصدخانه قدرتمند لایگو (موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری آمریکا) و ویرگو (ایتالیا)‌ توانستند موج‌های ایجاد شده به خاطر برخورد دو سیاه چاله را ثبت کنند. البته این تنها مورد رصد شده نیست و به طور کلی در طول سالیان گذشته این دو رصدخانه توانسته‌اند متوجه برخورد تقریبا ۱۰۰ جفت سیاه‌ چاله شوند.

رصدخانه لایگو

رصدخانه لایگو

Daniel Holz، کارشناس اخترفیزیک دانشگاه شیکاگو و از نویسندگان مقاله جدید امیدوار است که اطلاعات ثبت شده در این رابطه مفید واقع شوند.

اگر شما یک سیاه چاله را بگیرید و به گذشته ببرید، سیگنال مربوط به آن تغییر می‌کند. در واقع نسبت به ابعاد فعلی بزرگتر به نظر می‌رسد.

به بیانی دیگر اگر دو سیاه چاله در فاصله بسیار زیادی از ما با هم برخورد کنند، سیگنال آنها نیز پس از مدت زمان زیادی به ما خواهد رسید. همین نیز باعث می‌شود که موج‌های گرانشی ایجاد شده تحت تاثیر انبساط هستی نسبت به زمان برخورد قرار گیرند.

اگر بار دیگر مثال سنگ و دریاچه را در نظر بگیرید، موج‌های ایجاد شده در محل برخورد کوچکتر از بخش‌های بیرونی هستند. هرچند که با حرکت به سمت بیرون، موج‌ها گسترش پیدا می‌کنند و دایره بزرگتر می‌شود. به همین شکل اگر ما بتوانیم به نحوی تغییرات ایجاد شده در موج‌های ناشی از برخورد دو سیاه چاله را اندازه‌گیری کنیم، احتمالا می‌توانیم به نرخ تغییرات در هستی پی ببریم.

برخورد سیاه چاله

پس از پی بردن به نرخ تغییرات موج‌ها، احتمالا امکان بررسی نحوه تاثیرگذاری انبساط هستی بر آنها و در نهایت رسیدن به نرخ انبساط کیهان را خواهیم داشت. Jose Maria Ezquiage، پژوهشگر فیزیک کیهانی موسسه کاولی و از نویسندگان مقاله جدید نیز توضیحاتی را در این رابطه ارائه کرد:

ما باید بتوانیم اجرام نزدیک سیاه چاله‌ها را اندازه‌گیری کرده و ویژگی‌های آنها را درک کنیم. سپس نوبت به رصد اجرام دورتر می‌رسد تا میزان تغییرات آنها را بسنجیم. بدین ترتیب می‌توان دید مناسبی نسبت به انبساط هستی به دست آورد.

این روش توسط پژوهشگران آژیر استاندارد نام گرفته است و کاملا مناسب به نظر می‌رسد؛ اما در حال حاضر امکان استفاده از آن وجود ندارد. در واقع رصدخانه‌های لایگو و ویرگو باید برای سال‌ها اطلاعات مورد نیاز را جمع‌آوری کنند تا بتوان به نتیجه مورد نظر دست یافت. Holz در این رابطه گفت:

رصدخانه ویرگو

رصدخانه ویرگو

ما هزاران مورد از این سیگنال‌ها را نیاز داریم که احتمالا در چند سال آینده به دست می‌آیند. در طول یک یا دو دهه آينده نیز سیگنال‌های بیشتری دریافت خواهند شد. در آن زمان، روش آژیر استاندارد برای درک هستی یک روش بسیار قوی خواهد بود.

یکی از نقات قوت روش آژیر استاندارد این است که از نظریه نسبیت عام اینشتین به عنوان زیر بنای خود بهره می‌برد. این نظریه در دنیای فیزیک بارها امتحان خود را پس داده و بسیار قابل اعتماد تلقی می‌شود. از طرفی اکثر دانشمندانی که بحران ثابت هابل را بررسی می‌کنند، روی ستاره‌ها و کهکشان‌ها تمرکز کرده‌اند که شامل متغیرهای پیچیده اخترفیزیک می‌شود. همین نیز طبیعتا احتمال خطا را در کار آنها بالا می‌برد.

البته افراد دیگری هم پیشتر روی موج‌های گرانشی به عنوان روشی برای رسیدن به ثابت هابل تاکید کرده‌اند. به عنوان مثال در سال ۲۰۱۹، گروهی از اخترشناسان به بررسی موج‌های ایجاد شده در بافت فضا-زمان پس از ادغام دو ستاره نوترونی پرداختند. اطلاعات مربوط به این ادغام پیشتر در سال ۲۰۱۷ توسط رصدخانه‌های لایگو و ویرگو ثبت شده بود.

برخورد سیاه چاله

آنها سعی می‌کردند با محاسبات معکوس از موج‌های گرانشی به میزان روشنایی برخورد دست یابند و پس از آن نیز ثابت هابل را تخمین بزنند. در همان سال تیم دیگری از پژوهشگران اعلام کردند که می‌توان با به دست آوردن تنها ۲۵ درصد از اطلاعات مربوط به برخورد دو ستاره نوترونی، ثابت هابل را با دقت ۳ درصد محاسبه کرد.

در حال حاضر ایده برخورد سیاه چاله ها به عنوان یک روش بالقوه برای رسیدن به ثابت هابل به حساب می‌آید؛ اما در آينده ممکن است گزینه‌‌های بهتری برای پاسخ به سوالات بشر ارائه شوند.

پاسخ بدهید

وارد کردن نام و ایمیل اجباری است | در سایت ثبت نام کنید یا وارد شوید و بدون وارد کردن مشخصات نظر خود را ثبت کنید *

*

یک دیدگاه

  1. به‌نظر من از برخورد کهکشان ها به هم سیاه چالها به وجود می‌آیند و دلیل دارم‌