ایتنا - این امکان وجود دارد که برخی از سیارات فراخورشیدی بالقوه، در واقع سیاهچاله‌هایی کوچک باشند.
يکشنبه ۷ شهريور ۱۴۰۰ ساعت ۱۱:۲۳
آیا می‌توان پارادوکس اطلاعات سیاهچاله را با «کُرات فوتونی» حل کرد؟
به گزارش ایتنا و به نقل از Space، نظریه‌هایی که سعی می‌کنند به‌اصطلاح «پارادوکس اطلاعات سیاهچاله» را حل کنند، پیش‌بینی می‌کنند که سیاهچاله‌ها بسیار پیچیده‌تر از نسبیت عام رفتار می‌کنند. مشاهدات آتی از کره‌های فوتونی (نوارهای در حال چرخش در اطراف لبه‌های سیاهچاله‌ها) می‌تواند این نظریه‌ها را به بوته آزمایش بسپارند.
بر اساس نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، سیاهچاله‌ها به طرز شگفت‌آوری ساده هستند. اگر جرم، بار و چرخش یک سیاهچاله را بدانید، همه چیز را در مورد آن می‌دانید. در واقع سیاهچاله‌ها از ساده‌ترین و سرراست‌ترین موجودات جهان هستند.
اما این سادگی ظاهری باعث ایجاد یک پارادوکس نگران‌کننده می‌شود. در دهه ۷۰ میلادی، استیون هاوکینگ متوجه شد که سیاهچاله‌ها کاملاً سیاه نیستند؛ بلکه از طریق یک فرایند مکانیک کوانتومی ظریف که در افق رویداد وارد عمل می‌شود تشعشع می‌کنند.
از آنجا که سیاهچاله‌ها بسیار ساده هستند و فقط با سه پارامتر قابل توصیف‌اند، تمام اطلاعات مربوط به موادی که در سیاهچاله‌ها فرو می‌روند ظاهراً برای همیشه قفل می‌شوند. فرقی نمی‌کند که سیاهچاله‌ای از ستارگان مرده و گرد و غبار بین ستاره‌ای بسازید یا سیاهچاله‌ای از گربه‌ها. تا زمانی که این دو سیاهچاله دارای چرخش، جرم و بار یکسانی باشند، یکسان خواهند بود.
در فرمول اولیه هاوکینگ، این تابش هیچ اطلاعاتی با خود به همراه نداشت. اما با انتشار تابش از سیاهچاله، تبخیر می‌شود و در نهایت به‌طور کلی ناپدید می‌شود و به همین دلیل به پارادوکس اطلاعات سیاهچاله شهرت دارد. اگر دسته‌ای از اطلاعات در سیاهچاله بیفتند و اطلاعات از بین نروند، در این صورت وقتی سیاهچاله ناپدید شود، آن اطلاعات به کجا می‌روند؟
در طی چند دهه گذشته، تلاش‌های زیادی برای حل پارادوکس اطلاعات انجام شده است. برخی از این راهکارها شامل گسترش دانش ما در مورد نسبیت عام بوده‌اند. برخی نیز تلاش کرده‌اند نسبیت عام را با درک ما از مکانیک کوانتومی آشتی دهند و برخی دیگر نیز کاملاً عجیب هستند.
با این حال، تاکنون، همه تلاش‌ها برای حل پارادوکس اطلاعات با شکست روبرو شده‌اند. مشاهده سیاهچاله‌ها بسیار دشوار است، زیرا ما معمولاً آنها را تنها زمانی می‌بینیم که با محیط اطراف خود تعامل دارند (معمولاً با بلعیدن توده‌های بزرگ گاز یا گرد و غبار) یا هنگامی که با هم ادغام شده و امواج گرانشی آزاد می‌کنند.
اما همه‌چیز در سال ۲۰۱۹ تغییر کرد؛ یعنی زمانی که شبکه جهانی تلسکوپ‌های معروف Event Horizon با همکاری یکدیگر تصویری واحد از سیاهچاله ابرپرچرم واقع در مرکز کهکشان ویرگو M87*، را ارائه کردند.
این تصویر بسیار جالب است. خلاء تاریک در مرکز، در واقع سایه‌ای است که افق رویداد سیاهچاله ایجاد کرده و مانع از نفوذ هرگونه نوری در پشت سیاهچاله می‌شود. این خلأ با حلقه‌ای شبح‌مانند از نور ساطع‌شده از پلاسمای فوق داغ اطراف سیاهچاله، احاطه شده است.
افق رویداد سیاهچاله به خودی خود، بسیار کوچک‌تر از سایه آن است. سایه به دلیل خم شدن شدید فضا در نزدیکی سیاهچاله بسیار بزرگ به نظر می‌رسد. و ناحیه میان افق رویداد و لبه سایه، پدیده جالبی است که آن هم ناشی از خم شدن شدید فضا است و کره فوتونی را تشکیل می‌دهد. در واقع کره فوتونی منطقه‌ای نزدیک به سیاهچاله است که جاذبه آن به حدی قوی است که خود نور می‌تواند به دور سیاهچاله بچرخد.
مدارهای موجود در این منطقه ناپایدار هستند. فوتون‌ها می‌توانند چند بار به دور سیاهچاله حلقه بزنند، اما برای همیشه باقی نمی‌مانند. در نهایت، ساطع شده و حلقه نازک و قابل‌مشاهده‌ای از نور را در اطراف سیاهچاله ایجاد می‌کنند.
در نسبیت عام کلاسیک، کره فوتونی آنقدر نازک است که به ندرت می‌تواند وجود داشته باشد و البته آنقدر ضعیف است که در تصویر M87* گرفته شده با تلسکوپ افق رویداد دیده نمی‌شود.
در حال حاضر، تیمی از پژوهشگران در جهت حل پارادوکس اطلاعات سیاهچاله، سرگرم بررسی خواص کره فوتونی هستند. آنها دریافته‌اند که برخی از نظریه‌های پیچیده افق رویداد سیاهچاله، بر محیط اطراف آنها از جمله کره فوتونی تأثیر می‌گذارد. این تیم در مقاله‌ای که به‌تازگی منتشر کرده‌اند، نوشته‌اند که ممکن است که حوزه فوتون بسیار وسیع‌تر و درخشان‌تر باشد.
تفاوت‌های میان حوزه فوتونی در نسبیت کلاسیک از یک سو و پیش‌بینی این مدل‌های عجیب وغریب از سوی دیگر، چندان زیاد نیست که با تلسکوپ افق رویداد قابل مشاهده نباشد. تصویر باورنکردنی آن تلسکوپ، آخرین عکسی نخواهد بود که از یک سیاهچاله گرفته‌ایم.
تلاش‌های آتی برای مطالعه M87* و دیگر سیاهچاله‌های عظیم، تصاویری با وضوح بالاتر ارائه خواهند داد. اگر بتوانیم حلقه فوتون را حل کنیم، مطالعه عرض و روشنایی آن سرنخ‌هایی در مورد ماهیت افق رویداد و در نهایت نحوه حل پارادوکس اطلاعات سیاهچاله به ما خواهد داد.
کد مطلب: 65859
