جدیدترین مطالب را دنبال کنید

GEOEDE

آیا سیاه‌چاله‌ها از انرژی تاریک ساخته شده‌اند؟

04:37840
FavoriteLoadingافزودن به علاقمندی

دو پژوهشگر از دانشگاه هاوایی یک خطای جزیی در به کاربردن معادلات اینشتین برای رشد ساختارهای کیهانی را شناسایی و تصحیح کرده‌اند. 

فیزیکدان‌ها معمولا فرض می‌کنند که یک سیستم بزرگ کیهان‌شناختی، مانند کیهان ما، به جزئیات سیستم‌های کوچک درون خود غیر حساس است. کوین کروکر پژوهشگر پسا دکترا در دانشکده فیزیک و ستاره‌شناسی و جوئل وینر عضو هیأت علمی در دانشکده ریاضیات، نشان داده‌اند که این فرض برای اجرام بسیار فشرده که بقایای رمبش و انفجار ستارگان بسیار بزرگ است ممکن است درست نباشد. کروکر می‌گوید:

۸۰ سال است که ما به طور کلی با این فرض عمل کرده‌ایم که جهان در مقیاس وسیع، تحت تأثیر جزئیات خاص هر ناحیه کوچک خود نیست. اما اکنون واضح است که نسبیت عام می‌تواند بطور قابل مشاهده‌ای ستاره‌های رمبیده را به رفتار کیهان به عنوان یک کل،‌که هزاران میلیارد میلیارد بزرگتر است مرتبط کند.

کروکر و وینر نشان داده‌اند که نرخ رشد کیهان می‌تواند به سهم متوسط چنین اجسام فشرده‌ای مرتبط باشد. به همین ترتیب، خود این اجرام می‌توانند به رشد کیهان مرتبط باشند، بطوری که بسته به نوع ساختار جسم انرژی کسب کنند یا از دست بدهند. این نتیجه قابل توجه است چرا که ارتباطات غیر منتظره‌ای بین فیزیک کیهان‌شناسی و فیزیک اجرام فشرده را آشکار می‌کند، که منجر به پیش‌بینی‌های رصدی متعدد و جدیدی خواهد شد.

یکی از پیامدهای این پژوهش آن است که نرخ رشد کیهان اطلاعاتی درباره آن‌چه برای ستارگان در پایان عمرشان رخ می‌دهد را فراهم می‌آورد. ستاره‌شناسان بطور معمول فرض می‌کنند که ستارگان بزرگ زمانی که می‌میرند تبدیل به سیاه‌چاله می‌شوند، اما این تنها برآیند ممکن نیست. در ۱۹۶۶، یک فیزیکدان جوان به نام اراست گلینر در موسسه فیزیک و فناوری در لنینگراد ، یک فرضیه جایگزین پیشنهاد کرد که طبق آن ستارگان بسیار بزرگ باید به شکل آن‌چه که امروزه می‌توان گفت یعنی اجرام عمومی انرژی تاریک(۱) (GEODEs) رمبش کنند. این قبیل اجرام وقتی از بیرون نگریسته می‌شوند به شکل یک سیاه‌چاله هستند اما بر خلاف سیاه‌چاله‌ها، آن‌ها به جای داشتن تکینگی حاوی انرژی تاریک هستند.

در ۱۹۹۸ ، دو گروه مستقل از ستاره‌شناسان کشف کردند که انبساط کیهان دارای شتاب است، که فرض وجود یک انرژی تاریک یکنواخت سازگار است. اما اگرچه تاکنون ماهیت آن شناخته نشده است اما اجرام GEODE ممکن است در این میان سهمی داشته باشند. با استفاده از فرمالیزم تصحیح شده، کروکر و وینر نشان دادند که اگر کسری از ستارگان پیر به جای آنکه به شکل سیاه‌چاله‌های معمول رمبش کنند به شکل GEODE ها رمبش کنند، سهم متوسط آن‌ها در کیهان امروز می‌تواند بطور طبیعی انرژی تاریک یکنواخت مورد نیاز را تأمین کند.

نتایج این پژوهش همچنین برای ستارگان دوتایی در حال برخورد که از طریق امواج گرانشی توسط LIGO و Virgo قابل مشاهده‌اند نیز کاربرد دارد. در سال ۲۰۱۶، LIGO اعلام کرد که اولین رصد یک سامانه متشکل از دو سیاه‌چاله‌ی در حال برخورد را انجام داده است. انتظار می‌رفت چنین سامانه‌هایی وجود داشته باشند، اما جفت اجرام رصد شده بطور غیر منتظره‌ای سنگین هستند، تقریبا ۵ برابر سنگین‌تر از جرم سیاه‌چاله‌هایی که در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پیش‌بینی شده بود. با استفاده از فرمالیزم تصحیح شده، کروکر و وینر تصور کردند که رصدخانه‌های LIGO-Virgo در واقع برخوردهای بین یک سامانه‌ی دوتایی از GEODE را به جای برخورد یک جفت سیاه‌چاله‌ی معمول رصد کرده‌اند. آن‌ها دریافتند که اجرام GEODE همراه با انبساط کیهان در طی برخوردهایی که رصد شده‌اند رشد می‌کنند. وقتی برخورد رخ می‌دهد، جرم‌های GEODE حاصل ۴ تا ۸ برابر بزرگتر می‌شوند، که تقریبا در توافق با مشاهدات LIGO-Virgo است. کروکر و وینر در جداسازی نتایج نظری خود از مشاهدات حامی دال بر سناریوی GEODE که تأکید بر این دارد که سیاه‌چاله‌ها مطمئنا مرده نیستند، بسیار محتاط بودند. آن‌ها می‌گویند: 

آن‌چه ما نشان داده‌ایم این است که اگر GEODE ها واقعا وجود داشته باشند، می‌توانند به سادگی عامل پدیده‌ی مشاهده‌ شده‌ای باشند که در حال حاضر توضیح قانع کننده‌ای ندارد. ما نتایج مشاهداتی متعدد دیگری از سناریوی GEODE را نیز پیش‌بینی می‌کنیم، همچنین روش‌های متعددی برای حذف این سناریو نیز پیشنهاد می‌کنیم. ما تازه شروع به کاویدن سطح کرده‌ایم و تا عمق راه بسیار داریم.

نتایج این پژوهشر در ۲۸ آگوست ۲۰۱۹ در ژورنال Astrophysical Journal به صورت آنلاین منتشر شده است.


(۱) Generic Objects of Dark Energy

0 0 vote
Article Rating
لینک کوتاه
https://sciencetoday.ir/?p=5395

78 نوشته
حسین دارای دکترای فیزیک در گرایش کیهان‌شناسی است و علاقمند به گسترش دانش و آگاهی در جامعه است.
مشترک شوید
آگاه شوید
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x
کانال علم روز