یک سیاه‌چاله می‌تواند موهای خود را بیرون بیاندازد و یک ستاره بوزونی در پی خود باقی بگذارد: ScienceAlert

اگر چیزی در این جهان ابدی است، سیاهچاله‌ها هستند – یا این که فیزیک آنها نشان می‌دهد.

این اجرام فوق چگال دارای میدان های گرانشی بی امان هستند. ماده وارد می شود. خیلی کم بیرون میاد آنها کیهان را مانند یک نقطه کش می دهند و دائماً بزرگتر و بزرگتر می شوند و تقریباً هیچ چیز نمی تواند اجتناب ناپذیر بودن آنها را تضعیف کند.

اما این بدان معنا نیست که سیاهچاله ها دست نخورده هستند. و فیزیکدانان نظری به تازگی روشی برای فروپاشی سیاهچاله کشف کرده اند که حتی از خود اجسام نیز حواس پرت تر است.

به گفته خوزه فریرا، کارلوس هردیرو، یوگن رادو و میگل زیلهائو از دانشگاه آویرو در پرتغال، ممکن است که یک سیاهچاله بتواند خود را از موهای خود خارج کند و یک ستاره بوزونی کاملاً کاربردی را پشت سر بگذارد.

محققان به ScienceAlert می‌گویند: «شاید قابل توجه‌ترین نتیجه این باشد که ما روش جدیدی را کشف کردیم که در آن سیاه‌چاله‌های مودار می‌توانند تجزیه شوند.

“در یکی از سناریوهایی که ما “شکافت” می‌نامیم، نه سیاه‌چاله و نه ساختار اسکالر اطراف از بین نمی‌رود. در عوض، جسم مرکب به دو جرم مستقل تقسیم می‌شود: یک سیاه‌چاله بدون مو و یک توده خود گرانشی از ماده اسکالر: یک ستاره بوزون.

خوب، پس اینجا خیلی اتفاق می افتد.

بیایید با سیاهچاله ها شروع کنیم. علیرغم اینکه سیاهچاله‌ها برخی از افراطی‌ترین اجرام در فیزیک هستند، طبق نسبیت عام استاندارد، سیاهچاله‌ها در واقع بسیار سرراست هستند – هنگامی که آنها مستقر شدند و کار خود را انجام دادند، به‌طور قابل‌توجهی پارامترهای کمی برای توصیف رفتارشان مورد نیاز است – برای مثال اسپین و جرم.

اما این بدان معنا نیست که این پارامترها همه چیز هستند. در واقع، ما نمی دانیم چه پارامترهای دیگری ممکن است در فضای سیاهچاله ها در کمین باشند – اما ریاضیات به فیزیکدانان اجازه می دهد تا برخی از احتمالات واقعا عجیب را کشف کنند.

این ویژگی‌های اضافی «مو» نامیده می‌شوند و یک نوع از این مو می‌تواند به شکل یک میدان اسکالر باشد.

فیزیکدانان دلایل خوبی برای ایجاد چنین پیکربندی های عجیبی دارند. سیاهچاله‌ها برخی از افراطی‌ترین آزمایشگاه‌ها را در جهان ارائه می‌دهند که به طور بالقوه به محققان اجازه می‌دهند اشکال و میدان‌هایی از ماده و میدان‌هایی را که شناسایی آن‌ها با ابزارهای دیگر دشوار است، کاوش کنند.

اگر یک سیاهچاله بتواند نوعی «مو» عجیب و غریب را پشتیبانی کند، مطالعه آن می‌تواند سرنخ‌هایی درباره ذرات یا میدان‌هایی فراتر از آن چیزی که در حال حاضر می‌شناسیم ارائه دهد.

میدان اسکالر را می توان به عنوان یک رسانه نامرئی در نظر گرفت که در فضا نفوذ می کند. از دیدگاه ذرات، می توان آن را مجموعه ای از ذرات بدون چرخش نیز توصیف کرد.

در برخی مدل‌ها، این میدان می‌تواند به نوعی ابر در اطراف یک سیاه‌چاله ادغام شود – البته نه لزوماً نازک. این می تواند بخش قابل توجهی از جرم کل سیستم را نشان دهد و میدان گرانشی قدرتمند خود را ایجاد کند.

محققان گفتند: “به طور معمول، انتظار می رود چنین ماده ای به سادگی در سیاهچاله بیفتد. با این حال، در این راه حل ها مکانیسم تشدید خاصی وجود دارد که به میدان اسکالر و افق سیاهچاله اجازه می دهد در تعادل باقی بمانند.”

“سوال مهم باز این بود که آیا این تعادل واقعاً پس از مجاز شدن اغتشاشات رایج پایدار است یا خیر. شبیه سازی های ما نشان می دهد که برای پیکربندی هایی که مطالعه کردیم، اینطور نیست.”

شبیه‌سازی‌های اولیه نشان می‌دهد که این سیاه‌چاله‌های مودار می‌توانند پایدار باشند – اما این شبیه‌سازی‌ها تقارن کروی را تحمیل کردند.

حتی اگر سیاهچاله در سه بعد وجود داشته باشد، هر چیزی که در یک جهت اتفاق می افتد باید در هر جهت دیگر به همان شکل اتفاق می افتد. این کار محاسبات را بسیار آسان می کند، اما از یک طرفه شدن سیستم جلوگیری می کند.

کار بعدی که امکان دینامیک غیر کروی را فراهم کرد، ناپایداری را در یک مدل نشان داد. فریرا و همکارانش می‌خواستند بفهمند که آیا این بی‌ثباتی یکی از ویژگی‌های خاص مدل خاص است یا یکی از ویژگی‌های گسترده‌تر این سیاه‌چاله‌های مودار – و در نهایت با افزایش بی‌ثباتی چه اتفاقی افتاد.

آن‌ها از شبیه‌سازی‌های عددی برای ردیابی پیکربندی‌های مختلف سیاه‌چاله‌های مودار در طول زمان استفاده کردند که به سیستم‌ها اجازه می‌دهد در جهت‌های مختلف به‌طور متفاوتی تکامل یابند.

اما یک قطعه دیگر از پازل وجود دارد. تحت شرایط مناسب، میدان اسکالر اطراف یک سیاهچاله را می‌توان با گرانش خود کنار هم نگه داشت و یک جسم شفاف، بدون افقی و فرضی به نام ستاره بوزونی را تشکیل داد.

بنابراین شما می توانید سیستم را به عنوان دو جزء متصل به هم اما قادر به وجود مستقل در نظر بگیرید.

نتایج آنها به دو نتیجه ممکن تقسیم شد.

https://www.youtube.com/watch?v=uKFgx4MXOak frameborder=”0″ allow=”accelerometer;autoplay;clipboard-record; encrypted media;gyroscope;picture-in-picture;web sharing” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>

اولین مورد، که محققان آن را “جذب” می نامند، احتمالاً همان چیزی است که شما انتظار دارید. این ناپایداری باعث فروپاشی تعادل ظریف حامی سیاهچاله می شود. سیاهچاله میدان اسکالر اطراف را جذب می کند و یک سیاهچاله بدون مو یا “طاس” از خود به جای می گذارد.

سناریوی دوم، که محققان آن را “تفکیک” نامیدند، جایی است که همه چیز فوق العاده عجیب و غریب شد.

“سیاهچاله و پیکربندی اسکالر با رقابت بین جاذبه گرانشی و دافعه الکترومغناطیسی کنار هم قرار می گیرند. در رژیم شکافت، پیکربندی متقارن که در آن سیاهچاله درست در مرکز ستاره بوزونی قرار دارد، یک تعادل ناپایدار است.”

“یک قیاس مفید توپی است که در بالای کوه متعادل شده است. اگر در موقعیت مناسب قرار گیرد می‌تواند آنجا بماند، اما کوچکترین فشار باعث دور شدن آن می‌شود.”

و این چیزی است که آنها مشاهده کردند. یک اغتشاش کوچک کافی بود تا سیاهچاله را از مرکز خارج کند. به جای بازگشت به تعادل، به تدریج دور شد – در نهایت مانند یک کمدون از میدان اسکالر بیرون آمد.

میدان در کنار هم باقی ماند و به عنوان یک ستاره بوزونی زندگی کرد، در حالی که سیاهچاله که اکنون طاس شده بود، به راه خود ادامه داد.

https://www.youtube.com/watch?v=wTo8K3VPZJY frameborder=”0″ allow=”accelerometer;autoplay;clipboard-record; encrypted media;gyroscope;picture-in-picture;web sharing” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>

به نظر می رسد سرنوشتی که در انتظار یک سیاهچاله مودار است، حداقل تا حدی به متراکم بودن موهای اسکالر آن بستگی دارد. پیکربندی‌های فشرده‌تر مستعد جذب هستند، در حالی که پیکربندی‌های شل‌تر مستعد شکافت هستند.

این روند در دو پتانسیل اسکالر متفاوت حفظ می شود.

این بدان معنا نیست که سیاهچاله‌ها در حال حاضر خواه ناخواه از ستاره‌های بوزونی در کیهان بیرون می‌آیند. برای یک چیز، ستاره های بوزونی هنوز “فرضی” در نظر گرفته می شوند.

از سوی دیگر، محققان هشدار می دهند که این ساختار خاص در درجه اول یک مدل اسباب بازی است تا یک مدل واقعی از سیاهچاله های اخترفیزیکی.

آنها به ScienceAlert گفتند: «این مکانیسم به بار الکتریکی معمولی متکی است، در حالی که انتظار می رود سیاهچاله های اخترفیزیکی بار الکتریکی خالص بسیار کمی را حمل کنند.

بنابراین ما نمی خواهیم ادعا کنیم که اجرام خاص شبیه سازی شده در اینجا احتمالاً اجرام اخترفیزیکی هستند. بلکه مکانیسمی که ما کشف کردیم ممکن است به پدیده گسترده تری اشاره کند که ممکن است در مدل های واقعی تر نیز رخ دهد.”

یکی از احتمالاتی که محققان می‌خواهند بررسی کنند این است که آیا اسپین ممکن است نقشی مشابه بار الکتریکی در مدل‌های دیگر سیاه‌چاله‌های پرمو داشته باشد یا خیر.

و اگر نسخه قابل قبولی از نظر اخترفیزیکی از این بی ثباتی وجود داشته باشد، ممکن است کاملاً نامرئی نباشد.

محققان توضیح دادند: “یک فرآیند قوی شکستن تقارن از این نوع باید یک سیگنال موج گرانشی مشخص تولید کند. به ویژه، در مورد شکافت، دینامیک با فرآیندهای شناخته شده مانند ادغام دو سیاهچاله بسیار متفاوت است، بنابراین انتظار می رود شکل موج دارای ویژگی های متمایز باشد.”

“تعیین اینکه دقیقاً این شکل موج ها چگونه به نظر می رسند و اینکه آیا می توان آنها را به طور واقع بینانه تشخیص داد و از منابع دیگر متمایز کرد، نیاز به مطالعه اختصاصی بیشتری دارد. ما این را یک جهت خاص برای کارهای آینده می دانیم.”

این مطالعه در منتشر شد معاینه فیزیکی D.