فیزیکدانان سیاهچاله را در آزمایشگاه بازسازی می‌کنند
فیزیکدانان سیاهچاله را در آزمایشگاه بازسازی می‌کنند
مجله علمی ایلیاد - سیاهچاله‌ها از جمله اسرار کیهانی هستند. همه‌مان می‌خواهیم بدانیم درون آن اجرام سماوی چه اتفاقی می‌افتد، اما بهترین کاری که می‌توانیم انجام بدهیم، این است که بیرون از آن ایستاده و شاهد اثرات آن باشیم. آزمایشگاه سیاهچاله در دانشگاه ناتینگهام انگلستان، هیچ سیاهچاله‌ای را به‌طور تمام و کامل بازسازی نکرده است. فیزیکدانان این آزمایشگاه به همراه دانشگاه فدرال در برزیل، به تازگی از رویکردی برای شناسایی الگوهای موج در آب استفاده کرده‌اند. این کار می‌تواند نقش مهمی در درک صداهای سیاهچاله‌ی تازه متولد‌شده داشته باشد. وقتی سیاهچاله‌ها ادغام شده و سیاهچاله‌های بزرگ‌تری را به‌وجود می‌آورند، کل کیهان درباره‌ی آن رویداد مطلع می‌شود؛ در فضا، صدایی به‌نام «حالت شبه‌عادی» طنین‌انداز می‌شود. در این صدا، سرنخ‌هایی از خصوصیات سیاهچاله جدید به گوش می‌رسد؛ مثل جرم و گشتاور زاویه‌ای آن.
با پیشرفت‌هایی که در اخترشناسی موج گرانشی به‌وجود آمده است، این حالات در فیزیک، عادی جلوه داده شده است. فیزیکدانان در تلاش هستند تا اطلاعات جامع‌تری درباره‌ی آنچه پس از رویدادهای عظیم کیهانی به‌وقوع می‌پیوندد، به‌دست بیاورند. استخراج اطلاعات از یک حالت شبه‌هادی مستلزم این است که اطلاعاتی درباره‌ی چگونگی اتلاف انرژی در یک میدان وجود داشته باشد و اینکه ویژگی‌های مشخص چگونه در الگوهای موج تغییر پیدا کرده یا با گذشت زمان، تداوم پیدا می‌کنند.
یکی از چیزهایی که تاثیر بالقوه‌ای بر خصوصیات موج می‌گذارد، «حالت گردابی» است. در اکثر مدل‌هایی که نوسانات سیاهچاله را توصیف می‌کنند، فرض بر این است که فضا پس‌زمینه آرام‌تری دارد و امواج در آن پس‌زمینه دچار خمیدگی می‌شوند؛ یعنی حالت گردابی در نظر گرفته نمی شود. البته این مساله شاید تفاوت چندانی هم ایجاد نکند. یا اینکه می‌تواند حائز اهمیت باشد. خب ما این فرصت را نداریم تا نگاه جامع و نزدیکی به این گردبادهای فضا-زمان بیندازیم تا از واقعیت قضیه مطلع شویم. اما حداقل می‌توانیم حالات شبه‌عادی را در شرایط دیگری بررسی کرده و علائم تداخل را شکار کنیم. البته آب نمی‌تواند استعاره خوبی برای فضا-زمان باشد، ولی می‌تواند کار ما را راه بیاندازد. این قیاس ریشه در کارهای نظریِ فیزیکدان کانادایی به‌نام «ویلیام بیل» دارد که ۴۰ سال پیش فعالیت تحقیقاتی خود را عرضه کرد. او تایید کرد که معادلات هیدرودینامیک می‌توانند برای توصیف جاذبه در اطراف اجرام بزرگ مورد استفاده قرار بگیرند. به دور از آبراه‌ها، امواج روی سطح سریع‌تر از جریان حرکت می‌کنند و اجازه پیدا می‌کنند در هر جهتی به حرکت در آیند.
«مائوریسو ریچاردز» محقق و فیزیکدان، گفت: «سرعت سیال خیلی بالاتر از سرعت موج است؛ پس امواج وقتی در جهت مخالف منتشر می‌شوند، توسط جریان آب به پایین کشیده می‌شوند.» اندازه‌گیری نوسانات، از الگوهایی حکایت داشت که برای مدت طولانی در نزدیکی لبه‌ی گرداب باقی ماندند؛ لذا امکان محاسبه‌ی برخی از خصوصیات سیاهچاله از قبیل اندازه و زوایای آن، فراهم آمد. ریچاردز در ادامه افزود: «یافته اصلی ما این بود که نوسانات به کُندی ناپدید شدند. به عبارت دیگر، برای مدتی طولانی به فعالیت‌شان ادامه دادند. این نوسانات دیگر در زمره‌ی حالات شبه‌عادی جای نمی‌گرفتند، بلکه الگوی متفاوتی به شمار می‌رفتند که به آن‌ها «حالات شبه‌پیوند» گفته می‌شود.»
محققان امیدوار هستند تعداد بیشتری از این حالات انرژی شبه‌پیوند که به مدت زیادی دوام می‌آورند، بسازند و تحت شرایط مختلف به مطالعه‌ی جنبه‌های آن‌ها و ارتباط‌شان با سیاهچاله‌های چرخان بپردازند. حالا بیش از یک قرن از معرفی معادلات میدان اینشتین می‌گذرد؛ معادلاتی که به اجرام عجیبی به‌نام «تکینگی» اشاره داشتند. تکینگی‌ها به خمیدگی‌ها و تحریف‌های عجیب فضا گفته می‌شود که باعث ایجاد غول‌های جاذبه می‌شوند. این غول‌های جاذبه با عنوان «سیاهچاله» شناخته می‌شوند. علی‌رغم دهه‌ها تحقیقات وسیع، حالا قدری به درک فیزیک سیاهچاله‌ها نزدیک‌تر شده‌ایم. اگرچه سیاهچاله‌ها اجرام تاریکی هستند، اما خوشبختانه سکوت پیشه نمی‌کنند. فقط باید بدانیم چطور موسیقی‌شان را در پهنه‌ی گسترده‌ی فضا می‌نوازند.
این مقاله پژوهشی در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.
نوشته: مایک مک‌را
ترجمه: منصور نقی‌لو – مجله علمی ایلیاد