آیا جنس سیاهچاله‌ها از “انرژی تاریک” است ؟
1398/08/1
قبل از شروع مقاله (سیاهچاله ساخته شده با انرژی تاریک!) لازم است که با مفاهیم انرژی تاریک و سیاهچاله آشنا شویم،که اول آن ها را بررسی می کنیم.
انرژی تاریک چیست؟
در کیهان‌شناسی، انرژی تاریک نوع ناشناخته‌ای از انرژی است که همهٔ فضا را به صورت فرضی در بر می‌گیرد و سرعت انبساط جهان را می‌افزاید. انرژی تاریک مقبول ترین فرضیه برای توضیح دادن مشاهدات اخیر است که می‌گویند جهان با آهنگ رو به افزایشی (با شتاب) منبسط می‌شود. در مدل استاندارد کیهان‌شناسی بنابر هم‌ارزی جرم-انرژی، جهان شامل حدود ۲۶٫۸٪ ماده تاریک،۶۸٫۳٪ انرژی تاریک (در مجموع ۹۵٫۱٪) و ۴٫۹٪ مادهٔ معمولی است.باز هم بر اساس هم‌ارزی جرم-انرژی، چگالی انرژی تاریک بسیار کم است. در منظومه شمسی، تقریباً فقط ۶ تن انرژی تاریک درون شعاع مدار پلوتو یافت می‌شود. با این حال، انرژی تاریک بیشتر جرم-انرژی جهان را تشکیل میدهد، زیرا به‌طور یکنواخت در فضا پخش شده‌است.
سیاهچاله چیست؟
سیاهچاله ناحیه‌ای از فضا-زمان با گرانشی چنان نیرومند است که هیچ چیز حتی ذرات و تابش‌های الکترومغناطیسی مثل نور نمی‌توانند از میدان گرانش آن بگریزند. نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش‌بینی می‌کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده شده، میتواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضازمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را افق رویداد می‌نامند. صفت «سیاه» در نام سیاهچاله برگرفته از این واقعیت است که همهٔ نوری را که از افق رویداد آن می‌گذرد به دام می‌اندازد؛
حالا آیا ماهیت و جنس واقعی سیاهچاله را انرژی تاریک تشکیل داده است!؟
به تازگی «کِوین کروکر» محقق فوق دکتری در گروه فیزیک و اخترشناسی دانشگاه هاوایی و «جو واینر» عضو گروه ریاضی در همین دانشگاه، نشان دادند که این فرضیه شاید برای آن دسته از اجرام فشرده‌ای که پس از فروپاشی و انفجار ستاره‌های بزرگ همچنان باقی میمانند، صدق نکند.
کروکر اظهار داشت: «ما برای ۸۰ سال با این فرضیه کارهای علمی‌مان را پیش بردیم و نشان دادیم جهان تحت تاثیر جزئیات یک منطقۀ کوچک قرار نمی‌گیرد. اما حالا شواهد نشان میدهد که نسبیت عام میتواند ستاره‌های فروپاشیده شده را با رفتار جهان بعنوان یک کل، ارتباط بدهد.»
کروکر و واینر اعلام کردند که سرعت انبساط کیهان، میتواند به تاثیر چنین اجرام فشرده‌ای حساسیت نشان داده و تحت تاثیر آنها قرار بگیرد. در همین راستا، اجرام خودشان میتوانند با انبساط کیهان ارتباط داشته و بسته به ترکیبات اجرام، انرژی از دست داده و یا انرژی دریافت کنند. این نتیجه اهمیت فراوانی دارد، زیرا پیوستگی‌های غیرمنتظره‌ای میان فیزیک اجرام کیهانی و فشرده فاش می‌کند؛ همین عامل میتواند به پیش‌بینی‌های مشاهداتی جدیدی ختم شود.
یکی از پیامدهای مطالعۀ حاضر این است که سرعت انبساط کیهان میتواند اطلاعاتی دربارۀ آنچه در زمان مرگ ِ ستاره‌ها بر سرشان می آید، در اختیارمان بگذارد.
به گفته اخترشناسان با مرگ ستارگان بزرگ، سیاهچاله متولد می شود، اما این تنها پیامد احتمالی نیست. در سال ۱۹۶۶، «ایراست گلینر»، فیزیکدان در موسسه فیزیک لنینگراد فرضیه‌ای را مطرح کرد که نشان می داد ستاره‌های خیلی بزرگ باید به «جسم عام انرژی تاریک یا GEODE» تبدیل شوند. وقتی از بیرون به این اجرام نگریسته می‌شود، گویی سیاهچاله هستند، اما برخلاف سیاهچاله‌ها، آنها به جای تکینگی، حاوی “انرژی تاریک” هستند.
شاید «جسم عام انرژی تاریک یا GEODE» در مرکز کهکشان M87 مشاهده شده است. این جرم ۲٫۳ شعاعِ منطقه‌ای تاریکی است که تلسکوپ افق رویداد از آن عکسبرداری کرده است. این محدوده تقریبا همان اندازه‌ای است که انتظار می‌رود یک سیاهچاله داشته باشد. منطقه حاوی ِ انرژی تاریک(به رنگ سبز) قدری بزرگتر از سیاهچاله‌ای با همان جرم است. ویژگی‌های پوسته (به رنگ بنفش) به مدل GEODE بستگی دارد.
در سال ۱۹۹۸، دو تیم مستقل از اخترشناسان فهمیدند که انبساط کیهان روند شتابداری به خود گرفته و این امر با نقش ِ انرژی تاریک در این فرایند سازگار است. اما مشخص نشد که آیا «جسم عام انرژی تاریک» میتواند در این راستا نقش کمکی داشته باشد یا خیر.
کروکر و واینر نشان دادند که اگر کسری از قدیمی‌ترین ستاره‌ها به جای سیاهچاله به «جسم عام انرژی تاریک» تبدیل شوند، شاید امروزه بتوانند انرژی تاریک یکنواخت را ایجاد کنند.
نتایج این مطالعه برای سامانه‌های ستاره‌ای دوتایی که به هم برخورد می‌کنند نیز صادق است. در سال ۲۰۱۶، مققان پروژۀ لایگو اعلام کردند که برای اولین‌بار برخورد یک سامانه سیاهچاله دوتایی را مشاهده کردند.
البته انتظار می‌رفت که چنین سامانه‌هایی وجود داشته باشند، اما جفت اجرام به طرز غیرمنتظره‌ای سنگین بودند؛ تقریبا ۵ برابر بزرگتر از جرم سیاهچاله پیش‌بینی شده در شبیه‌سازی‌های کامپیوتری. کروکر و واینر به این مسئله پرداختند که شاید لایگو یک «جسم عام انرژی تاریک» را مشاهده کرده باشد.
شواهد مشاهداتی این محققان از سناریوی «جسم عام انرژی تاریک» پشتیبانی می‌کند، یعنی شاید سیاهچاله‌ها از انرژی تاریک ساخته شده‌اند.
آنها تاکید می کنند که سیاهچاله‌ها یقینا مُرده نیستند و اگر «GEODE ها» وجود داشته باشند، میتوانند به راحتی پدیده‌هایی را رقم بزنند که برای ما قابل مشاهده هستند؛ به ویژه آن دسته از پدیده‌هایی که در حال حاضر توضیح قانع کننده‌ای برایشان وجود ندارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astrophysical منتشر شده است.
نبع: scitechdaily.com – بیگ بنگ
