محاسبات نشان می دهد سیاهچاله هایی که نزدیک به حداکثر سرعت می چرخند می توانند به دو قسمت تقسیم شوند

توسط Birgitte Svennevig، دانشگاه جنوب دانمارک

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دو سیاهچاله می توانند با هم برخورد کنند و در یکی شوند. اما آیا ممکن است برعکس این اتفاق بیفتد: آیا یک سیاهچاله منفرد می تواند به دو سیاهچاله کوچکتر تقسیم شود؟ این سوال در یک مطالعه نظری جدید مورد بررسی قرار گرفته است: "وقتی سیاهچاله ها توپولوژی های شلواری را می پذیرند" که در مجله Physical Review D منتشر شده است.

فرانچسکو سانینو، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک در دانشگاه فدریکو دوم ناپل در ایتالیا و مرکز تئوری میدان کوانتومی در دانشگاه جنوبی دن، می‌گوید: "در مطالعه خود، ما بررسی می‌کنیم که کدام قوانین فیزیکی معمولا از دو قسمت شدن یک سیاه‌چاله جلوگیری می‌کند. همچنین بررسی می‌کنیم که آیا شرایط خاصی ممکن است اجازه وقوع شکاف را بدهد."

نویسندگان همکار عبارتند از Giacomo Cacciapaglia، محقق مرکز ملی تحقیقات علمی (CNRS) در Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Énergies، یک آزمایشگاه مشترک CNRS-Sorbonne Université در پاریس، و Manuel Del Piano و Vania Field of the Southern Quannum.

سیاهچاله ها معمولا از هم جدا نمی شوند. یکی از موانع مهم برای جلوگیری از این امر ناشی از ترمودینامیک است.

یک سیاهچاله دارای چیزی است که فیزیکدانان آنتروپی می نامند. به بیان ساده، آنتروپی معیاری است از چند روش میکروسکوپی مختلف که یک سیستم فیزیکی را می توان مرتب کرد در حالی که از بیرون هنوز یکسان به نظر می رسد. برای یک سیاهچاله معمولی و بدون چرخش، تقسیم شدن به دو سیاهچاله کوچکتر آنتروپی کل را کاهش می دهد. که این فرآیند را از نظر ترمودینامیکی نامطلوب می کند.

اما ممکن است با سیاهچاله هایی که به سرعت در حال چرخش هستند، اوضاع متفاوت باشد.

محاسبات این تیم نشان می‌دهد که سیاهچاله‌هایی که به سرعت در حال چرخش هستند، شکاف احتمالی را فراهم می‌کنند که امکان وقوع شکاف را فراهم می‌کند.

سانینو می‌گوید: «اما دو سیاه‌چاله به‌وجود آمده نیز باید بتوانند از هم جدا شوند تا فورا به هم برسند. وقتی این شرط را در نظر بگیریم، پنجره تا حد زیادی دوباره بسته می‌شود، به استثنای سیاهچاله‌هایی که نزدیک به حداکثر سرعت ممکن خود می‌چرخند.»

اگر چنین شکافی رخ می داد، مرز بیرونی سیاهچاله که به عنوان افق شناخته می شود، در طول زمان شکلی شبیه شلوار را تشکیل می داد: یک بخش به دو "پا" تقسیم می شود. این موضوع اصطلاح غیرمعمول مطالعه «توپولوژی های جفت شلوار» را توضیح می دهد.

نویسندگان همچنین احتمالات عجیب و غریب بیشتری را بررسی می کنند. در تئوری‌های مربوط به ابعاد اضافی فضا، فیزیکدانان از قبل از اجرام سیاه‌چاله‌مانندی می‌دانند که می‌توانند ناپایدار شوند و شروع به تجزیه شدن کنند.

تحت برخی از این شرایط، شکافتن می‌تواند از نظر ترمودینامیکی مطلوب شود، به‌ویژه زمانی که یکی از سیاه‌چاله‌های حاصل از آن بسیار کوچک‌تر از دیگری باشد. اما این هنوز نشان نمی‌دهد که تجزیه واقعا اتفاق خواهد افتاد.

ما هنوز نمی‌توانیم یک احتمال واحد برای شکافتن یک سیاه‌چاله بدهیم. این به نحوه رفتار گرانش فراتر از نظریه انیشتین بستگی دارد، و ما در حال تلاش برای تعیین کمیت آن هستیم. ما انتظار داریم که سیاه‌چاله‌های اولیه کوچک نسبت به سیاه‌چاله‌های اخترفیزیکی بسیار بزرگ‌تر مستعد شکافتن باشند. سانینو می‌گوید قطعات سیاه‌چاله‌ای که ممکن است در طول ادغام ایجاد شوند.

Giacomo Cacciapaglia و همکاران، هنگامی که سیاهچاله ها توپولوژی های شلواری را می پذیرند، Physical Review D (2026). DOI: 10.1103/cx69-t466. در arXiv: arxiv.org/pdf/2606.24642v3

اطلاعات مجله: Physical Review D , arXiv

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →