مقالات

دانشمندان برای اولین بار زنگ سیاه چاله تازه متولد شده را کشف می کنند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

سیاه چاله

اعتبار: دامنه عمومی CC0

اگر نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین صحیح باشد ، یک سیاه چاله که از برخورد طنز دو شکاف سیاه بزرگ متولد می شود ، باید در پی آن "حلقه" شود و امواج گرانشی تولید می کند که بسیار شبیه امواج صوتی است. انیشتین پیش بینی کرد که میزان تخریب و تخریب این امواج گرانشی می تواند نشانه مستقیمی از جرم و چرخش سیاهچاله تازه شکل گرفته باشد.

اکنون ، فیزیکدانان MIT و جاهای دیگر برای اولین بار "طنین انداز شدن سیاهچاله نوزاد" را شنیدند و دریافتند که الگوی این رزونانس در واقع توده سیاهچاله و چرخش ها را پیش بینی می کند – شواهد بیشتری مبنی بر درست انیشتین در کنار هم.

نتایج منتشر شده امروز در نامه های بررسی فیزیکیوی همچنین از این ایده که سیاهچاله ها فاقد هر نوع "مو" هستند – استعاره ای که به این عقیده اشاره دارد که سیاه چاله ها ، طبق تئوری انیشتین ، باید تنها سه خاصیت قابل مشاهده را نشان دهد: جرم ، چرخش ، بار الکتریکی. تمام خصوصیات دیگر ، که توسط فیزیکدان جان ویلر به عنوان "مو" توصیف شده است ، باید توسط خود سیاه چاله بلعیده شود ، و بنابراین مراقب نخواهد بود.

یافته های این تیم امروز از این ایده که سیاهچاله ها واقعاً بدون مو هستند ، پشتیبانی می کنند. محققان توانستند الگوی رزونانس سیاهچاله را تعیین کنند و با استفاده از معادلات انیشتین ، با توجه به الگوی رزونانس ، جرم و چرخش مورد نظر را برای سیاهچاله محاسبه کردند. این محاسبات با اندازه گیری جرم سیاهچاله و چرخش توسط دیگران مطابقت دارد.

اگر محاسبات تیم به طور قابل توجهی از اندازه گیری ها منحرف شود ، فرض بر این است که رزونانس سیاه چاله خصوصیات دیگری به جز جرم ، چرخش و بار الکتریکی را رمزگذاری کرده است – شواهدی از فیزیک در آنچه تئوری انیشتین می تواند توضیح دهد تحریک شده است. اما همانطور که معلوم است ، الگوی زنگ زدن به سیاه چاله نشانه مستقیمی از جرم و چرخش آن است که این ایده را پشتیبانی می کند که سیاه چاله ها غول هایی با چهره طاس هستند و فاقد هرگونه خواص عجیب و غریب شبیه مو هستند.

ماکسیمیلیانو اسی ، یکی از همکاران ناسا انیشتین در انستیتوی اخترفیزیک و تحقیقات فضایی کاویل می گوید: "همه ما انتظار داریم که نسبیت عام صحیح باشد ، اما این اولین باری است که ما این روش را تأیید کرده ایم." "این اولین اندازه گیری آزمایشی است که مستقیماً تئوری بدون مو را آزمایش می کند. این بدان معنی نیست که سیاه چاله ها نمی توانند مو داشته باشند. این بدان معنی است که تصویر سیاهچاله هایی که موهای دیگر ندارند موهای دیگر است."

Chirp ، رمزگشایی شده

در 9 سپتامبر 2015 ، دانشمندان اولین بار کشف امواج گرانشی – موج های بی نهایت در زمان و مکان ، ناشی از پدیده های کیهانی خشن دوردست. این کشف با نام GW150914 توسط LIGO ، رصدخانه موج تداخل لیزر انجام شد. هنگامی که دانشمندان نویز را برداشته و در سیگنال بزرگنمایی کردند ، متوجه شکل موج شدند که به سرعت فرو ریخت قبل از اینکه محو شود. هنگامی که آنها مرجع یک صدا را ترجمه کردند ، چیزی شبیه صدای نعل شنیدند.

دانشمندان مشخص كردند كه امواج گرانشی با منفجر شدن سریع دو سیاه چاله بزرگ ایجاد شده است. اوج سیگنال – قسمت بالایی حلقه – در همان برخورد همزمان با سیاهچاله ها به همان دقیقه وصل می شود و در یک سیاه چاله جدید ادغام می شود. اگرچه احتمالاً این سیاه چاله شیرخوار باعث ایجاد امواج گرانشی به تنهایی شده است ، فیزیكدانان تصور می كنند كه رزونانس امضاء آن چنان ضعیف است كه امكان شكستن در اثر سر و صدای برخورد اولیه وجود نخواهد داشت.


این شبیه سازی نشان می دهد که اگر سیاهچاله ای را برای یک نگاه دقیق تر بتوانیم در یک فضاپیما سفر کنیم چطور سیاه چاله به چشم ما می پیوندد. این با حل معادلات از تئوری عمومی نسبیت آلبرت انیشتین با استفاده از داده های LIGO از رویدادی به نام GW150914 ایجاد شد. اعتبار: SXS ، پروژه شبیه سازی فراغت (SXS)

با این حال ، عیسی و همکارانش راهی برای استخراج گزاف گویی سیاهچاله از لحظاتی پس از اوج سیگنال پیدا کردند. در کار قبلی که به همت نویس Essy ، متیو گیزلر انجام شد ، تیم با شبیه سازی نشان داد که این سیگنال ، به خصوص قسمت بلافاصله پس از اوج ، حاوی "تن" است – خانواده ای با صدای بلند با صدای کوتاه. محققان هنگام بررسی مجدد سیگنال با در نظر گرفتن تن ها ، دریافتند که می توانند الگوی رزونانس خاص مخصوص سیاهچاله تازه شکل گرفته را با موفقیت جدا کنند.

در مقاله جدید تیمی ، محققان این روش را با استفاده از داده های واقعی از کشف GW150914 با تمرکز بر آخرین میلی ثانیه ی سیگنال ، بلافاصله پس از اوج چانه ، به کار بردند. با در نظر گرفتن زنگ های سیگنال ، آنها توانستند حلقه ای را که از سیاهچاله جدید بیرون می آید ، تشخیص دهند. به طور خاص ، آنها دو تن مجزا را مشخص کردند که هر کدام دارای درجه تخریب و نزولی بودند که توانستند اندازه بگیرند.

ایسی می گوید: "ما یک سیگنال موج گرانشی جهانی متشکل از فرکانس های متعدد را کشف کردیم ، که مانند سرعت های مختلفی که صدا را تشکیل می دهند ، با سرعت های مختلف محو می شوند." "هر فرکانس یا لحن مربوط به فرکانس لرزش سیاهچاله جدید است."

پشت انیشتین گوش کنید

نظریه نسبیت عام اینشتین پیش بینی می کند که میزان تخریب و تخریب امواج گرانشی در سیاه چاله باید محصول مستقیم توده و چرخش آن باشد. این بدان معنی است که یک سیاه چاله از یک توده و چرخش خاص فقط می تواند تن هایی از درجه خاصی از پوسیدگی و پوسیدگی ایجاد کند. این تیم به عنوان تست تئوری انیشتین ، از معادلات نسبیت عام برای محاسبه و چرخش جرم سیاهچاله تازه شکل گرفته با توجه به تخریب دو تن از کشف شده استفاده کرد.

آنها دریافتند که محاسبات آنها با اندازه گیری جرم سیاهچاله مطابقت دارد و توسط دیگران چرخانده می شوند. نتایج نشان می دهد که محققان می توانند در واقع از قسمت های قابل تشخیص بالاتر و بالاتر از سیگنال موج گرانشی برای تشخیص رزونانس سیاهچاله جدید استفاده کنند. و فقط با ابزارهای بسیار حساس تر از موجود است.

عیسی می گوید: "این برای جامعه هیجان انگیز است زیرا نشان می دهد که این نوع مطالعات اکنون نه در 20 سال ممکن است."

با بهبود LIGO در تصمیم خود و در آینده ابزارهای حساس تر به صورت آنلاین ، محققان می توانند از روشهای این گروه برای "شنیدن" میزان طنین سایر سیاهچاله های تازه متولد شده استفاده کنند. اگر این اتفاق بیفتد تنهایی متناسب با انتظارات انیشتین رخ می دهد ، ممکن است یک احتمال هیجان انگیز تر باشد.

عیسی می گوید: "در آینده ما در زمین و فضا آشکارسازهای بهتری خواهیم داشت و ما قادر خواهیم بود نه تنها دو حالت بلکه ده ها الگوی را ببینیم و ویژگی های آنها را دقیقاً مشخص کنیم." "اگر اینها سیاهچاله ای نیستند که انیشتین پیش بینی کرده است ، اگر موجوداتی عجیب و غریب تر مانند کرمچاله ها یا ستاره های بوزون باشند ، ممکن است به همان روش زنگ نزنند ، و ما فرصتی برای دیدن آنها خواهیم داشت."


سیاهچاله ها را برجسته کنید


اطلاعات بیشتر:
تست تئوری غیر مو با استفاده از GW150914 ، arXiv: 1905.00869 [gr-qc] arxiv.org/abs/1905.00869

ارسال شده توسط
موسسه فناوری ماساچوست




استناد:
دانشمندان برای نخستین بار زنگ سیاه چرای نوزاد را کشف کردند (2019 ، 11 سپتامبر)
برگرفته شده در 11 سپتامبر 2019
از https://phys.org/news/2019-09-s Scientists-newborn-black-hole.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن