نسبیت عام اینشتین نخستین سیاهچاله تصویربرداری شده را به خوبی توصیف می نماید - هنجس بلاگ

بیشتر آنچه درباره سیاهچاله ها می دانیم بر اساس شواهد غیرمستقیم به دست آمده است. نسبیت عام، ساختار سیاهچاله و چگونگی حرکت ماده در اطراف آن را پیش بینی می نماید و شبیه سازی های رایانه ای مبتنی بر نسبیت، با آنچه مشاهده می کنیم، مقایسه می گردد. از قرص های برافزایشی که پیرامون یک سیاهچاله می چرخند گرفته تا جت های عظیم ماده که در سرعت های محدوده نسبیت منتشر می نمایند.

در سال 2019 (فروردین 1398) ستاره شناسان رادیویی نخستین تصویر مستقیم از یک سیاهچاله عظیم را در کهکشان M87 ثبت کردند. گزینه ای هیجان انگیز که به دانشمندان امکان می دهد بار دیگر نظریه نسبیت را با روشی تازه و جذاب بیازماید.

نسبیت عام اینشتین یک نظریه علمی قدرتمند است که آزمون های علمی بسیاری را پشت سر گذاشته است اما خالی از اشکال هم نیست. مهم تر از همه با تئوری علمی قوی دیگر، یعنی مکانیک کوانتوم مطابقت ندارد.

• نظریه نسبیت عام اینشتین این بار در هسته ستارگان مرده تأیید شد

فیزیکدانان نظری چندین نظریه جایگزین برای نسبیت عام پیشنهاد نموده اند. این مدل ها فقط کمی با نظریه اینشتین متفاوت هستند و این موضوع آزمایش آن ها را سخت می سازد. اما مقاله تازه ای که در نشریه Physical Review Letters منتشر شده، نشان می دهد که مشاهده های ما از سیاهچاله *M87 می تواند درباره این مدل های جایگزین به ما اطلاعات بیشتری بدهد.

درخشش حلقوی که در تصویر سیاهچاله *M87 دیده می گردد ناشی از امواج رادیویی است که به دلیل گرانش سیاهچاله منحرف شده اند. این تصویر در اصل سایه ای از سیاهچاله با لبه های روشن و گذشته از لنز گرانشی است.

نظریه نسبیت عام اینشتین اندازه سایه را به وسیله جرم سیاهچاله *M87 و مناطق تاریک و روشن حلقه که ناشی از چرخش سیاهچاله است، پیش بینی می نماید و حتی در پژوهشی تازه نشان داده شده که با وجود لرزش سیاهچاله، قطر آن همچنان با نظریه نسبیت عام مطابقت دارد. اما نظریه های جایگزین مطرح شده، اندازه و شکل این حلقه را اندکی متفاوت پیش بینی می نمایند. این تیم پژوهشی در داده های *M87 به دنبال آنالیز دقیق تر این موضوع رفت.

هر جایگزین نسبیت عام، پیش بینی متفاوتی درباره شیوه رفتار گرانش در مناطق شدید اطراف سیاهچاله ارائه می دهد. اما بعضی از این نظریات، تفاوت چشمگیری نسبت به بقیه دارند. تیم پژوهشی دریافت که اندازه مشاهده شده برای *M87 به این نظریه های دیگر فرصت کمی برای جایگزینی با نسبیت عام می دهد.

پیش از این رصدخانه های امواج گرانشی لایگو (LIGO) و ویرگو (VIRGO) صحت نظریه نسبیت عام را برای مناطق اطراف سیاهچاله هایی تا 150 برابر جرم خورشید تأیید نموده اند. اما پژوهش تازه صحت این نظریه را برای سیاهچاله هایی تا 500 برابر جرم خورشید نشان می دهد. این امر همچنین بدان معناست که اگر نظریه جایگزین صحیح باشد، اختلافات آن باید فقط در مناطق گرانشی بسیار شدید دیده گردد. مناطقی که گرانش آن از مناطق اطراف بیشتر سیاهچاله ها قوی تر است.

بدین ترتیب نسبیت عام اینشتین از آزمونی دیگر هم سربلند بیرون آمد. به زودی ستاره شناسان تصویری مستقیم از سیاهچاله کهکشان خودمان را منتشر می نمایند و با این تصویر دو احتمال وجود دارد؛ یا دامنه تأییدپذیری نظریه های جایگزین می تواند حتی محدودتر گردد و یا شاید سایه فیزیک مدرن را از آنچه حتی اینشتین می توانست تصور کند، فراتر ببرد.

عکس کاور: طرحی شبیه سازی شده از سیاهچاله کهکشان M87

Credit: L. Medeiros; C. Chan; D. Psaltis; F. Özel; UArizona; IAS

منبع: Univeres Today

bestcanadatours.com: مجری سفرهای کانادا و آمریکا | مجری مستقیم کانادا و آمریکا، کارگزار سفر به کانادا و آمریکا