آیا ممکن است یک سیاه‌چاله خودش را به دو بخش پاره کند؟ یک مطالعه نظری تازه و بحث‌برانگیز می‌گوید شاید چنین چیزی ممکن باشد، اما فقط در شرایطی بسیار خاص.
می‌دانیم که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند با یکدیگر برخورد کنند و در هم ادغام شوند تا یک جرم بزرگ‌تر و واحد بسازند. اما وارونه کردن این فرایند، مستقیما با ترمودینامیک درگیر می‌شود. آنتروپی، یعنی شمار حالت‌های میکروسکوپی‌ای که یک سامانه می‌تواند داشته باشد در حالی که از بیرون یکسان به نظر می‌رسد، معمولا مانع از آن می‌شود که یک سیاه‌چاله تنها و غیرچرخان به دو سیاه‌چاله کوچک‌تر تقسیم شود. آنتروپی ترکیبی دو سیاه‌چاله کوچک‌تر معمولا از آنتروپی جرم اولیه کمتر است و طبیعت کاهش آنتروپی کل را در یک سامانه منزوی نمی‌پسندد.
مقاله تازه با عنوان «وقتی سیاه‌چاله‌ها توپولوژی شلوارمانند می‌پذیرند» بررسی می‌کند که چنین شکافی در بافت فضا زمان چه شکلی خواهد داشت. افق رویداد را مانند ردگیری یک شلوار تصور کنید: یک کمر که به دو پا تقسیم می‌شود. این تصویر زنده و قابل لمس است و به درک توپولوژی افقی که با گذر زمان شاخه‌دار می‌شود کمک می‌کند.
این پژوهش که توسط فرانچسکو سانینو و همکارانش در دانشگاه ناپل فدریکو دوم، دانشگاه جنوب دانمارک و مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه در سوربن انجام شده، پرسش‌هایی صریح مطرح می‌کند: کدام قوانین جلوی تقسیم شدن را می‌گیرند و طبیعت تحت چه روزنه‌هایی ممکن است آن را مجاز بداند؟ محاسبات از یک امکان جذاب پرده برمی‌دارند: چرخش بسیار سریع.
تصویری از تقسیم شدن سیاه‌چاله به دو بخش و ایجاد شکلی شبیه شلوار.
تکانه زاویه‌ای همه چیز را تغییر می‌دهد. سیاه‌چاله‌ای که نزدیک به بیشینه نظری خود می‌چرخد، می‌تواند انرژی اضافی را در خود نگه دارد و شیوه جمع و جور شدن حساب آنتروپی را تغییر دهد. در چنین نرخ‌های چرخش افراطی، مانع ترمودینامیکی ممکن است سست شود و پنجره‌ای بسیار باریک بگشاید که در آن، تقسیم شدن از نظر آنتروپی مجاز باشد. اما مانع دومی هم وجود دارد: دو فرزند حاصل باید از کشش گرانشی یکدیگر بگریزند، نه اینکه دوباره فروبریزند و به یک سیاه‌چاله واحد تبدیل شوند. با افزودن این شرط، ناحیه امن به‌شدت کوچک‌تر می‌شود و فقط برای سیاه‌چاله‌هایی باقی می‌ماند که بسیار نزدیک به حد نهایی چرخش خود هستند.
اما فیزیک فراتر از اینشتین چه می‌گوید؟ این گروه همچنین مدل‌های گرانش با ابعاد بالاتر را بررسی کرد؛ مدل‌هایی که در آن‌ها اجرامی شبیه سیاه‌چاله به دلیل ناپایداری می‌توانند دچار شکست شوند. در برخی از این سناریوها، تقسیم شدن از نظر آنتروپی مطلوب است، به‌ویژه وقتی یکی از سیاه‌چاله‌های حاصل در مقایسه با دیگری بسیار کوچک باشد. با این حال، مجاز بودن از نظر آنتروپی به معنای گریزناپذیر بودن دینامیکی نیست؛ ترازنامه ترمودینامیکی مطلوب تضمین نمی‌کند که این فرایند حتما تا پایان پیش برود.
سیاه‌چاله‌های آغازین، یعنی بازمانده‌های فرضی‌ای که در نخستین لحظات جهان شکل گرفته‌اند، شاید محتمل‌ترین نامزدها برای هر نوع تقسیم واقعی در کیهان باشند. جرم کم و تاریخچه‌های شکل‌گیری غیرمعمول می‌تواند آن‌ها را نسبت به سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر مرکز کهکشان‌ها، در برابر تکه‌تکه شدن آسیب‌پذیرتر کند. اگر قطعات بسیار ریزی تولید شوند، ممکن است با نشانه‌های پرانرژی خود را لو بدهند. رصدخانه‌های پرتو گاما مانند فرمی-ال‌ای‌تی می‌توانند در اصل درخشش‌های ناشی از تبخیر قطعات سیاه‌چاله یا پدیده‌های گذرای دیگری را که به تکه‌تکه شدن مربوط‌اند، شکار کنند.
پس نتیجه چیست؟ این ایده که یک چاه منفرد در فضا زمان بتواند دوشاخه شود، تصویر آشنای ما را زیر و رو می‌کند. این فرضیه پژوهشگران را تشویق می‌کند که مرزهای گرانش را بیازمایند و به دنبال ردپاهای رصدی ظریف بگردند. همچنین به ما یادآوری می‌کند که حتی در افراطی‌ترین گوشه‌های کیهان نیز شگفتی‌ها ممکن است هنوز در دل ریاضیات پنهان باشند و منتظر نگاه‌هایی دقیق‌تر و تلسکوپ‌هایی جسورتر بمانند.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.