.jpg)
دراسة جديدة تحلل موجات الجاذبية لتأكيد نظرية مساحة الثقب الأسود لستيفن هوكينج.
• استخدم الباحثون بيانات موجات الجاذبية لإثبات النظرية.
• جاءت البيانات من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومرصد مقياس التداخل الليزري المتقدم لموجات الجاذبية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
أظهرت دراسة جديدة أن نظرية مساحة منطقة الثقب الأسود التي وضعها الراحل ستيفن هوكينغ صحيحة. استخدم العلماء موجات الجاذبية لإثبات فكرة الفيزيائي البريطاني الشهير ، والتي قد تؤدي إلى الكشف عن المزيد من القوانين الأساسية للكون.
تستخدم النظرية ، التي وضعها هوكينج في عام 1971 ، نظرية أينشتاين للنسبية العامة كنقطة انطلاق لاستنتاج أنه من غير الممكن أن تصبح مساحة سطح الثقب الأسود أصغر بمرور الوقت. تتوازى النظرية مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي يقول إن إنتروبيا (اضطراب) نظام مغلق لا يمكن أن ينخفض بمرور الوقت. نظرًا لأن إنتروبيا الثقب الأسود تتناسب مع مساحة سطحه ، يجب أن يستمر كلاهما في الزيادة.
عندما يلتهم الثقب الأسود المزيد من المادة ، تنمو كتلته ومساحة سطحه. ولكن مع نموه ، فإنه يدور أيضًا بشكل أسرع ، مما يقلل من مساحة سطحه. تؤكد نظرية هوكينج أن الزيادة في مساحة السطح التي تأتي من الكتلة المضافة ستكون دائمًا أكبر من النقص في مساحة السطح بسبب الدوران الإضافي.
قال ويل فار ، أحد المؤلفين المشاركين في الدراسة التي نُشرت في مجلة Physical Review Letters ، إن اكتشافهم يوضح أن "مناطق الثقب الأسود هي شيء أساسي ومهم". وافق زميله ماكسيميليانو إيسي في مقابلة مع Live Science: "الثقوب السوداء لها إنتروبيا ، وهي تتناسب مع مساحتها. إنها ليست مجرد صدفة مضحكة ، إنها حقيقة عميقة عن العالم الذي يكشفون عنه."
استند فريق البحث في استنتاجاتهم إلى البيانات المأخوذة من موجات الجاذبية التي رصدها معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومرصد موجات الجاذبية بالليزر المتقدم التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في عام 2015.
ما هي موجات الجاذبية؟
موجات الجاذبية هي "تموجات" في الزمكان ، تنبأ بها ألبرت أينشتاين في عام 1916 ، وهي ناتجة عن عمليات شديدة العنف تحدث في الفضاء. أظهر أينشتاين أن الأجسام الفضائية الضخمة والمتسارعة مثل النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء التي تدور حول بعضها البعض يمكن أن تسبب اضطرابات في الزمكان. مثل التموجات الناتجة عن قذف الصخور في بحيرة ، فإنها ستحدث "موجات" من الزمكان تنتشر في كل الاتجاهات.
كما شارك مركز الابحاث LIGO "هذه التموجات الكونية ستنتقل بسرعة الضوء ، وتحمل معها معلومات حول أصولها ، بالإضافة إلى أدلة عن طبيعة الجاذبية نفسها."
تم اكتشاف موجات الجاذبية التي تم اكتشافها بواسطة حزمة الليزر التي يبلغ طولها 3000 كيلومتر من ليجو ، والتي يمكنها الكشف عن أصغر التشوهات في الزمكان ، وقد تم إنشاؤها منذ 1.3 مليار عام بواسطة ثقبين أسودين عملاقين كانا يتصاعدان بسرعة باتجاه بعضهما البعض.
تأكيد نظرية مساحة الثقب الأسود في هوكينج
قام الباحثون بفصل الإشارة إلى جزئين ، اعتمادًا على ما إذا كانت قبل أو بعد اندماج الثقوب السوداء. سمح لهم ذلك بمعرفة كتلة ودوران الثقوب السوداء الأصلية بالإضافة إلى كتلة ودوران الثقب الأسود المدمج. باستخدام هذه المعلومات ، قاموا بحساب المساحات السطحية للثقوب السوداء قبل الاندماج وبعده.
وأوضح إيسي أنه "كلما تدور حول بعضها البعض بشكل أسرع وأسرع ، تزداد سعة موجات الجاذبية أكثر فأكثر حتى تنغمس في نهاية المطاف في بعضها البعض - مما يجعل هذا الاندفاع الكبير من الأمواج". "ما تبقى أمامك هو ثقب أسود جديد في هذه الحالة المثيرة ، والتي يمكنك دراستها بعد ذلك من خلال تحليل كيفية اهتزازه. يبدو الأمر كما لو كنت تدق الجرس ، فإن النغمات والمدد المحددة التي يرن بها ستخبرك بالبنية لهذا الجرس ، وأيضًا مما تم صنعه ".
كانت مساحة سطح الثقوب السوداء الناتجة أكبر من المساحة المشتركة للثقوب السوداء الأصلية. هذا يتوافق مع قانون مساحة هوكينغ.
المصدر