حل معمای انعکاس جهان توسط سیاه چاله‌ها

به گزارش آی‌ای، وقتی یک سیاه‌چاله از بین ما و یک کهکشان دوردست می‌گذرد، ممکن است کهکشان در امان بماند، اما احتمالا تصویر آن هرگز از بین نمی‌رود.

از آنجا که پرتوهای نور ممکن است چندین بار در اطراف افق رویداد یک سیاه‌چاله خم شوند، ناظران دور ممکن است شاهد نسخه‌های مختلفی از یک جرم باشند.

بر اساس مطالعه تازه منتشر شده در مجله "ساینتیفیک ریپورتس"(Scientific Reports)، یک دانشجوی فیزیک در انستیتوی "نیلز بور" موفق به تولید نخستین عبارت ریاضیاتی شده است که به درستی چگونگی بازتاب نور کیهان توسط سیاه‌چاله‌ها را مدل‌سازی می‌کند و این موفقیت ممکن است روزی بازیابی ابرنواخترهای عظیم را در اختیار دانشمندان قرار دهد.

سیاه‌چاله‌ها نتیجه‌ی فروپاشی ستارگان بزرگ در یک تکین(singularity) گرانش بسیار زیاد هستند که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. گرانش به قدری زیاد است که بستر فضا-زمان تغییر می‌کند، تاب می‌خورد و با هرچه بیشتر نزدیک شدن به افق رویداد رفتارهای عجیب و غریب‌تری از خود بروز می‌دهد. جایی که فضا می‌تواند آنچنان انحنا پیدا کند که پرتوهای نور منحرف شوند و گاهی اوقات پرتوی نور ممکن است قبل از فرار، چندین بار سیاه‌چاله را دور بزند.

به همین دلیل است که وقتی به یک کهکشان در طرف مقابل یک سیاه‌چاله نگاه می‌کنیم، ممکن است چندین بار تصویر یکسانی از آن را ببینیم، اگرچه به طور فزاینده‌ای تحریف می‌شود.

وقتی یک کهکشان دوردست مثل همیشه می‌درخشد، این کار را در همه جهات انجام می‌دهد. اما هنگامی که مقداری از آن نور به یک سیاه‌چاله نزدیک می‌شود و مقداری از نور آن منحرف می‌شود، مقداری از آن حتی به سیاه‌چاله نزدیکتر می‌شود و قبل از اینکه به سمت ما روانه شود، یک بار به دور آن می‌چرخد. اگر ما فضای نزدیک به سیاه‌چاله را رصد کنیم، هرچه به افق رویداد نزدیک می‌شویم، می‌بینیم که نسخه‌های بیشتری از آن کهکشان وجود دارد. این یک سوال در ذهن فیزیکدانان کاشته است مبنی بر اینکه قبل از اینکه یک تصویر از کهکشان با دیگری جایگزین شود، چقدر باید به سیاه‌چاله نزدیک شد؟ طبق مطالعات قبلی انجام شده در ۴۰ سال پیش، تقریباً ۵۰۰ برابر نزدیک‌تر است که همچنین از طریق "عملکرد نمایی دو پی(π) " به آن اشاره می‌شود که به عنوان "e۲π" بیان می‌شود.

با این حال، محاسبه این فرآیند و حل آن تاکنون بسیار پیچیده بود. اما اکنون یک دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک به نام "آلبرت اسنپن" از "مرکز طلوع کیهان" پاسخ آن را به دانشمندان داده است.

وی می‌گوید: در حال حاضر چیزی که به طرز خارق العاده‌ای درک و مورد سوال واقع شده است این است که چرا تصاویر به شکلی زیبا تکرار می‌شوند. علاوه بر این، این جواب، فرصت‌های جدیدی برای آزمایش درک ما از جاذبه و سیاه‌چاله‌ها فراهم می‌کند. این پیشرفت فراتر از لذت اثبات یک نظریه ریاضیات، همچنین به ما کمک می‌کند تا درک کنیم چگونه سیاه‌چاله‌ها جهان را منعکس می‌کنند.

روش جدید "اسنپن" امکان تعمیم دارد و در انواع سیاه‌چاله‌ها قابل اعمال است.

"اسنپن" توضیح داد: معلوم شد که وقتی سیاه‌چاله واقعاً سریع می‌چرخد، دیگر نیازی نیست که با ضریب ۵۰۰ به سیاه‌چاله نزدیک شوید، بلکه به میزان قابل توجهی کمتر باید نزدیک شد. در حقیقت، هر تصویر اکنون فقط ۵۰ یا ۵ یا حتی کمتر تا ۲ برابر به لبه سیاه‌چاله نزدیک است.

وی افزود: به عبارت دیگر، هرچه سیاه‌چاله بیشتر بچرخد، فضای بیشتری برای تصاویر اضافی از یک جرم کیهانی پس‌زمینه وجود دارد. این بدان معنی است که نور یک ابرنواختر در پس‌زمینه را می‌توان بارها و بارها در حضور یک سیاه‌چاله متقاطع دارای چرخش سریع مشاهده کرد.

منبع: ایسنا

70