اینشتین هنوز هم می‌درخشد؛ یافته‌های تازه، نظریه او را اثبات کردند

به گزارش آینه فردا به نقل از scitechdaily، این مشاهدات، پیش‌بینی‌هایی را که دهه‌ها پیش توسط آلبرت اینشتین، استیون هاوکینگ و روی کر مطرح شده بودند، به‌طور دقیق تأیید می‌کنند.

سیاه‌چاله‌ها و امواجی که فضا را می‌لرزانند

سیاه‌چاله‌ها پایان زندگی ستاره‌های پرجرم‌اند. جاذبه آن‌ها آن‌قدر شدید است که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. وقتی دو سیاه‌چاله با هم برخورد می‌کنند، فضا را خم کرده و امواج گرانشی تولید می‌کنند—مثل صدای زنگی که پس از ضربه در فضا طنین‌انداز می‌شود.

این امواج اطلاعاتی درباره جرم، چرخش و ماهیت سیاه‌چاله‌ها در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند. همان‌طور که صدای زنگ آهنی با زنگ آلومینیومی فرق دارد، «صدای» حاصل از ادغام سیاه‌چاله‌ها نیز منحصر به ویژگی‌های آن‌هاست.

ابزارهایی برای شنیدن صدای کیهان

رصدخانه‌هایی مانند LIGO (آمریکا)، Virgo (ایتالیا) و KAGRA (ژاپن) با دقتی فوق‌العاده، تغییرات بسیار کوچک در مسیر نور لیزر را اندازه‌گیری می‌کنند. این تغییرات ناشی از کشیده شدن یا فشرده شدن فضا-زمان توسط امواج گرانشی است.

در ادغام اخیر، سیاه‌چاله‌ای با جرمی معادل ۶۳ برابر خورشید و چرخشی برابر با ۱۰۰ دور در ثانیه شکل گرفت. این کشف، ۱۰ سال پس از نخستین شناسایی امواج گرانشی توسط LIGO انجام شد و با ابزارهای پیشرفته‌تر، امکان تحلیل دقیق‌تری فراهم شد.

از برخورد تا آرامش: ثبت کامل یک ادغام کیهانی

ماکسیمیلیانو ایسی و ویل فار توانستند سیگنال ادغام را از لحظه برخورد تا آخرین لرزش‌ها دنبال کنند—زمانی که سیاه‌چاله جدید در عرض چند میلی‌ثانیه به حالت پایدار رسید. در گذشته، ثبت این لرزش‌های پایانی بسیار دشوار بود، اما حالا ابزارها آن‌قدر دقیق شده‌اند که حتی صدای ضعیف نهایی نیز قابل تحلیل است.

رمزگشایی از صدای سیاه‌چاله‌ها

در سال ۲۰۲۱، ایسی و فار روشی برای جداسازی فرکانس‌های خاص از داده‌های ادغام سیاه‌چاله‌ها طراحی کردند. حالا با داده‌های دقیق‌تر، آن‌ها توانسته‌اند سیگنال چند میلی‌ثانیه‌ای سیاه‌چاله نهایی را جدا کرده و ماهیت آن را بررسی کنند.

ایسی می‌گوید: «ده میلی‌ثانیه شاید خیلی کوتاه باشد، اما برای ابزارهای امروزی کافی‌ست تا صدای سیاه‌چاله را با جزئیات تحلیل کنیم.»

سیاه‌چاله‌ها واقعاً ساده‌اند؟

در سال ۱۹۶۳، روی کر نشان داد که سیاه‌چاله‌ها فقط با دو ویژگی تعریف می‌شوند: جرم و چرخش. حالا با اندازه‌گیری دقیق فرکانس و مدت «زنگ» سیاه‌چاله ادغام‌شده، دانشمندان تأیید کرده‌اند که این اجرام واقعاً همان‌طور که نظریه نسبیت عام پیش‌بینی کرده، ساده‌اند.

تأیید قضیه هاوکینگ: افق رویداد فقط بزرگ‌تر می‌شود

یکی دیگر از نظریه‌هایی که در این مطالعه آزمایش شد، «قضیه مساحت هاوکینگ» بود. این قضیه می‌گوید افق رویداد سیاه‌چاله فقط می‌تواند بزرگ‌تر شود. با داده‌های جدید و وضوح چهار برابر بهتر، دانشمندان حالا با اطمینان بیشتری می‌گویند که این قضیه درست است.

سیاه‌چاله‌ها و قانون دوم ترمودینامیک

تأیید قضیه هاوکینگ، ارتباطی عمیق با قانون دوم ترمودینامیک دارد—قانونی که می‌گوید آنتروپی باید در طول زمان افزایش یابد. ایسی می‌گوید: «شگفت‌انگیز است که اندازه افق رویداد سیاه‌چاله مثل آنتروپی رفتار می‌کند. این یعنی می‌توان از سیاه‌چاله‌ها برای بررسی ماهیت واقعی فضا و زمان استفاده کرد.»

آینده‌ای روشن در دل تاریکی

در دهه آینده، انتظار می‌رود دتکتورها تا ۱۰ برابر حساس‌تر شوند. این یعنی شناسایی‌های بیشتر، تحلیل‌های دقیق‌تر و شاید پاسخ‌هایی برای پرسش‌های بنیادی درباره فضا، زمان و گرانش کوانتومی.

فار می‌گوید: «شنیدن نواهای سیاه‌چاله‌ها بهترین راه برای شناخت فضا-زمان‌های شدید است. و با ابزارهای بهتر، دقت این شنیدن‌ها بیشتر خواهد شد.»

ایسی نیز اضافه می‌کند: «تا همین چند سال پیش، این حوزه فقط عرصه‌ای برای حدس‌های نظری بود. اما حالا می‌توانیم این فرآیندهای شگفت‌انگیز را در عمل ببینیم—و این تازه آغاز راه است.»