آیا ستارگان به طور کامل در سیاهچاله‌ها فرو می‌روند، یا به چیزی کاملا ناشناخته برخورد می‌کنند؟

* اخترشناسان دانشگاه تگزاس در آستین و دانشگاه هاروارد یک اصل بنیادین سیاهچاله‌ها را به آزمایش گذاشته‌اند تا نشان دهند که ماده پس از فروکشیده شدن به درون این اجرام، به طور کامل ناپدید می‌شود. دستاوردهای آنها یکی دیگر از آزمایش‌های پیروزمندانه‌ایست که نظریه‌ی نسبیت عام آلبرت اینشتین را تایید می‌کنند.

بیشتر دانشمندان در این زمینه همرایند که سیاهچاله‌ها، اجرامی کیهانی که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند از چنگ گرانش هولناکشان بگریزد، با چیزی به نام "افق روبداد" در بر گرفته شده‌اند. اگر ماده یا انرژی بیش از اندازه به این افق نزدیک شود، دیگر راه گریزی نداشته و به درون آن فروکشیده خواهد شد. ولی به باور بسیاری دیگر، وجود افق رویداد چیزیست که هنوز اثبات نشده.
برداشت هنری از ستاره‌ای که دارد از افق رویداد مرکز یک
کهکشان می‌گذرد. سیاهچاله به قدری بزرگ و پرجرم است
که اثرهای کشندی روی ستاره ناچیز است، و ستاره یکپارچه
بلعیده می‌شود. اثرهای همگرایی گرانشی روی نور ستاره و
اعوجاج آن در اینجا نشان داده نشده. تصویر بسیار بزرگ‌تر

پاوان کومار، استاد اخترفیزیک دانشگاه تگزاس در آستین می‌گوید: «هدف کلی ما در اینجا اینست که پنداشت "افق رویداد" را به یک دانش تجربی تبدیل کنیم، و بفهمیم آیا افق‌های رویداد به راستی وجود دارند یا نه.»

گمان می‌رود در قلب تقریبا همه‌ی کهکشان یک ابرسیاهچاله‌ (سیاهچاله‌های ابرپرجرم) جای گرفته است. ولی برخی نظریه‌پردازان می‌گویند نه یک سیاهچاله، بلکه چیز دیگری در آنجا نهفته است، چیزی ناشناخته که حتی از یک ابرسیاهچاله هم پرجرم‌تر است و به گونه‌ای، توانسته از رُمبش گرانشی و تبدیل شدن به یک تکینگی که با یک افق رویداد در بر گرفته شده اجتناب کند. این پنداشت بر پایه‌ی نظریه‌های جایگزینِ (اصلاح شده‌ی) نسبیت عام که نظریه‌ی گرانش اینشتین است پیشنهاد شده‌اند.

یک تکینگی هیچ منطقه‌ی سطحی ندارد، ولی این جرم نارُمبیده دارای سطحی سخت است. بنابراین موادی که به سوی آن کشیده می‌شوند (برای نمونه، یک ستاره) در واقع به درون یک چاله‌ی سیاه فرو نمی‌روند، بلکه به یک سطح سفت کوبیده شده و از هم می‌پاشند.

کومار به همراه دانشجوی کارشناسی ارشدش ون‌بین لو و رامش نارایان که یک نظریه‌پرداز در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان است، برای یافتن نظریه‌ی درست از میان این دو، آزمایشی انجام داده‌اند.

کومار می‌گوید: «انگیزه‌ی ما چندان این نبود که وجود یک سطح سخت را اثبات کنیم، بلکه این بود که دایره‌ی دانشمان را گسترش داده و گواه‌ استواری بر وجود یک افق رویداد پیرامون سیاهچاله‌ها پیدا کنیم.»

این دانشمندان پی بردند که یک تلسکوپ به هنگام برخورد یک ستاره به سطح سفت یک جرم ابرسنگین در کهکشانی نزدیک چه چیزی باید ببیند: گازهای ستاره پوششی پیرامون آن جرم پدید می‌آورند که تا چند ماه و چه بسا چند سال می‌درخشد.

آنها پس از آن که فهمیدند باید دنبال چه چیزی بگردند، به این پی بردند که در صورت درست بودن نظریه‌ی سطح سخت، هر چند وقت یک بار باید چنین چیزی در کهکشان‌های نزدیک دیده شود.
تصویر نخست از دو تصویری که به جای یک ابرسیاهچاله، یک کره‌ی ابرپرجرم سخت را در مرکز یک کهکشان نشان می‌دهد. در این برداشت هنری، ستاره‌ای به سوی آن کشیده شده و با برخورد به سطح سخت آن، به آواری از مواد پیکرش تبدیل می‌شود. این برخورد، نقطه‌ای که ستاره به آن کوبیده شده را داغ می‌کند. تصویر بسیار بزرگ‌تر
لو می‌گوید: «ما نرخ فروکشیده شدن ستاره‌ها به درون ابرسیاهچاله‌ها را برآورد کردیم. تقریبا همه‌ی کهکشان‌ها یکی از این اجرام را دارند. ما تنها پرجرم‌ترینشان را در نظر گرفتیم، آنهایی که جرمشان بیش از ۱۰۰ میلیون برابر خورشید است. تا فاصله‌ی چند میلیارد سال نوری زمین، حدود یک میلیون عدد از آنها وجود دارد.»

آنها سپس بایگانی تازه‌ی تصاویر یک تلسکوپ را جستجو کردند: تلسکوپ ۱.۸ متری پان-استارز در هاوایی، که به تازگی پروژه‌ای برای پیمایش نیمی از آسمان نیمکره‌ی شمالی را به پایان برده است. این تلسکوپ در یک دوره‌ی ۳.۵ ساله، به طور پی در پی نیمی از آسمان را در جستجوی "گذراها" -چیزهایی که به مدت کوتاهی می‌درخشند و سپس ناپدید می‌شوند- نقشه‌برداری کرد. هدف آنها یافتن گذراهایی بود که نشانه‌های نوریشان با ستاره‌ای که به سوی یک جسم ابرپرجرم کشیده شده و به یک سطح سخت کوبیده می‌شود همخوانی داشت.

لو می‌گوید: «ما با در دست داشتن نرخ ستارگانی که به سوی سیاهچاله‌ها در کیهان نزدیک فروکشیده می‌شوند، برآورد کردیم که تلسکوپ پان-استارز در این دوره‌ی ۳.۵ ساله باید چند تا از چنین پدیده‌های گذرایی را می‌دیده. ما پی بردیم که در صورت درست بودن نظریه‌ی سطح سخت، این تلسکوپ باید بیش از ۱۰ تا این گذراها را می‌دید.»
تصویر دوم از دو تصویری که به جای یک ابرسیاهچاله، یک کره‌ی ابرپرجرم سخت را در مرکز یک کهکشان نشان می‌دهد. این صحنه‌ی پس از برخورد ستاره به این سطح سخت است. گرمای بسیار و افزایش چشمگیر درخشش کره دستاورد همین رویداد برخورد است. دیده نشدن چنین درخشش‌هایی در مرکز کهکشان‌ها به این معنیست که این سناریوی فرضی را باید تقریبا به طور کامل کنار گذاشت. تصویر بسیار بزرگ‌تر
چیزی یافته نشد.
نارایان می‌گوید: «پژوهش ما نشان می‌دهد که برخی، و شاید همه‌ی سیاهچاله‌ها دارای افق رویدادند و مواد هنگامی که به سوی این اجرام شگفت‌انگیز فروکشیده می‌شود، به راستی از چشم کیهان دیدارپذیر ناپدید می‌گردد. نسبیت عام از یک آزمون کلیدی دیگر سربلند بیرون آمد.»

اکنون این گروه بر آنند تا این آزمایش را با تلسکوپی بزرگ‌تر هم انجام دهند: تلسکوپ بزرگ پیمایش هم‌نوا (ال‌اس‌اس‌تی) که یک تلسکوپ ۸.۴ متریست و اکنون در شیلی در دست ساخت است. ال‌اس‌اس‌تی هم مانند پان-استارز برای یافتن گذراها، در یک بازه‌ی زمانی چندین بار از آسمان نقشه خواهد برداشت- ولی با حسمندی بسیار بیشتر.

تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
University of Texas - Austin - Harvard University - black hole - Albert Einstein - General Theory of Relativity - event horizon - Pawan Kumar - supermassive black hole - galaxy - gravitational collapse - singularity - modified theory - theory of gravity - star - Wenbin Lu - Ramesh Narayan - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - Earth - Pan-STARRS - Hawaii - transient - hard-surface theory - Large Synoptic Survey Telescope - LSST - Chile - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - tidal effect - gravitational lensing

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه