سیاهچاله های بدون مو نسبیت عام اینشتین را بار دیگر تأیید کردند - مجله میکونوس

سیاهچاله ها مناطقی از فضا-زمان هستند که کشش گرانشی در آن ها به میزان ای قوی است که هیچ چیز، حتی نور نمی تواند از آن ها بگریزد. نظریه نسبیت عام ابنشتین وجود سیاهچاله ها را پیش بینی می نماید. بر این اساس نسبیت عام نشان می دهد که مهم نیست چنین جرم عظیمی چه چیزی را می بلعد؛ در هر صورت سیاهچاله فقط با جرم، تکانه زاویه ای و بار الکتریکی معین می گردد. نظریه ای که اخترفیزیکدانان از آن به عنوان نظریه بدون مو (No-Hair Theorem) یاد می نمایند.

اما تا کنون یک مشکل دائمی برای این نظریه وجود داشته است: میدان های مغناطیسی. برای اینکه نظریه بدون مو درست باشد، بلعیدن مواد نباید ویژگی های اصلی سیاهچاله را تغییر دهد. اما در حالی که سیاهچاله ها می توانند با میدان های مغناطیسی قوی فراوری شوند، می توانند با بلعیدن مواد خاصی هم این میدان های مغناطیسی قوی را به دست آورند و ابرهای پلاسما این میدان های مغناطیسی را در اطراف سیاهچاله حفظ خواهند کرد که این یک تناقض برای نظریه بدون مو است.

فیزیکدانان ابن دوگانگی را با استفاده از یک ابررایانه برای شبیه سازی سیاهچاله ای که به وسیله پلاسما احاطه شده بود، آنالیز کردند. در مطالعه تازه ای که نتایج آن در نشریه فیزیکال ریویو لترز (Physical Review Letters) منتشر شده است، آن ها دریافتند که حتی زمانی که سیاهچاله ها دارای میدان مغناطیسی هستند، قضیه بدون مو و نظریه نسبیت اینشتین همچنان برقرار هستند.

بارت ریپردا (Bart Ripperda) یکی از نویسندگان این مطالعه و پژوهشگر مرکز اخترفیزیک محاسباتی مؤسسه فلت آیرون (CCA) گفت: حدس بدون مو سنگ بنای نسبیت عام است. اگر سیاهچاله دارای میدان مغناطیسی طولانی مدت باشد، نظریه بدون مو نقض می گردد اما خوشبختانه راه حلی از فیزیک پلاسما به دست آمد که درستی نظریه بدون مو را نشان می دهد.

پژوهشگران در شبیه سازی های خود دریافتند میدان های مغناطیسی اطراف سیاهچاله ها می توانند تکامل پیدا نمایند به این صورت که خطوط میدان مغناطیسی اطراف سیاهچاله به سرعت از هم جدا می شوند و دوباره به هم می پیوندند. این پدیده حباب هایی از پلاسما ایجاد می نماید که به وسیله میدان مغناطیسی انرژی می گیرند و رشد می نمایند و حتی به فضا پرتاب می شوند یا به وسیله سیاهچاله بلعیده می شوند.

ریپردا گفت: نظریه پردازان به این علت به این موضوع فکر نکردند زیرا معمولا سیاهچاله ها را در خلأ آنالیز می نمایند. اما در دنیا واقعی اغلب پلاسما در اطراف آن ها وجود دارد و پلاسما می تواند میدان های مغناطیسی را حفظ کند و این باید با حدس های ناشی از نظریه بدون مو مطابقت داشته باشد.

با این وجود چیزی که بیشتر هم قضیه بدون مو را تأیید کرد این بود که دانشمندان دریافتند که این فرآیند تکامل، به سرعت میدان های مغناطیسی را تخلیه می نماید تا زمانی که کاملا محو شوند. این کاهش بسیار سریع با نرخی حدود 10 درصد سرعت نور روی داد و به گفته ریپردا این اتصال سریع دوباره، حدس بدون مو را نجات داد.

عکس کاور: شبیه سازی میدان های مغناطیسی اطراف سیاهچاله (خطوط سبز) که به وسیله حباب های پلاسما (دایره های سبز) جدا شده و دوباره به هم می پیوندند.

Credit: A. Bransgrove et al. Physical Review Letters

منبع: Space