خبر کامل
تأیید قضیه ۵۰ ساله هاوکینگ با کشف قدرتمندترین امواج گرانشی
تأیید قضیه هاوکینگ با امواج گرانشی: کشف بی‌سابقه برخورد سیاه‌چاله‌ای
اخترشناسان با بهره‌گیری از پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه کشف امواج گرانشی، موفق به شناسایی امواج ناشی از یک برخورد فوق‌العاده قدرتمند سیاه‌چاله‌ای شدند. این رویداد کیهانی که با سرعت نور از زمین عبور کرد، فرصتی بی‌نظیر را برای آزمایش موفقیت‌آمیز قضیه ۵۰ ساله استیون هاوکینگ در مورد ادغام سیاه‌چاله‌ها فراهم آورد.
قضیه مساحت سیاه‌چاله هاوکینگ
در سال ۱۹۷۱، استیون هاوکینگ قضیه مساحت سیاه‌چاله خود را مطرح کرد. این قضیه بیان می‌کند که هنگام ادغام دو سیاه‌چاله، مساحت افق رویداد سیاه‌چاله حاصل (مرزی که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن بگریزد) هرگز نمی‌تواند کمتر از مجموع مساحت‌های دو سیاه‌چاله اولیه باشد. این اصل، بازتابی از قانون دوم ترمودینامیک است که بر عدم کاهش آنتروپی یا بی‌نظمی در یک سیستم تأکید دارد.
امواج گرانشی و رصدخانه‌های جهانی
ادغام سیاه‌چاله‌ها باعث خمیدگی بافت فضا-زمان شده و نوسانات کوچکی را ایجاد می‌کند که به امواج گرانشی معروف هستند. این امواج می‌توانند با سرعت نور در سراسر کیهان منتشر شوند. در حال حاضر، پنج رصدخانه امواج گرانشی در سراسر جهان به دنبال این امواج می‌گردند که ابعادی ۱۰ هزار برابر کوچک‌تر از هسته اتم دارند. این رصدخانه‌ها شامل:
- دو آشکارساز لایگو در آمریکا
- آشکارساز ویرگو در ایتالیا
- کارگا در ژاپن
- GEO600 در آلمان
این شبکه جهانی توسط گروه بین‌المللی LVK اداره می‌شود.
برخورد GW250114: رویدادی بی‌نظیر
برخورد سیاه‌چاله‌ای اخیر که با نام GW250114 شناخته می‌شود، شباهت زیادی به رویدادی دارد که اولین امواج گرانشی مشاهده‌شده در سال ۲۰۱۵ را تولید کرد. هر دو رویداد شامل سیاه‌چاله‌هایی با جرم ۳۰ تا ۴۰ برابر جرم خورشید ما بودند و در فاصله‌ای حدود ۱.۳ میلیارد سال نوری از زمین رخ دادند.
حساسیت بی‌سابقه آشکارسازهای لایگو
این بار، آشکارسازهای به‌روزرسانی‌شده رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری (لایگو) سه برابر حساسیت بیشتری نسبت به سال ۲۰۱۵ داشتند. این افزایش حساسیت به پژوهشگران امکان داد تا امواج ناشی از برخورد را با جزئیات بی‌سابقه‌ای ثبت کنند. این دستاورد کلیدی، با محاسبه دقیق مساحت افق رویداد پس از ادغام، به تأیید قضیه هاوکینگ منجر شد.
لورا ناتال، پژوهشگر از دانشگاه پورتسموث و عضو تیم LVK می‌گوید: «وقتی سیاه‌چاله‌ها با هم برخورد می‌کنند، امواج گرانشی تولید می‌شود که مانند صدای زنگ، شامل صداهای فرعی یا هارمونیک هستند.»
پیش از این، این هارمونیک‌ها به سرعت محو می‌شدند و امکان شناسایی واضح آن‌ها برای محاسبه مساحت افق رویدادها قبل و بعد از برخورد وجود نداشت. در حالی که مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۱ روی اولین برخورد شناسایی‌شده، این نظریه را با اطمینان ۹۵ درصد تأیید کرده بود، پژوهش جدید این سطح اطمینان را به ۹۹.۹۹۹ درصد رسانده است.
قدرتمندترین موج گرانشی ثبت‌شده
در طول ۱۰ سال گذشته، دانشمندان حدود ۳۰۰ برخورد سیاه‌چاله‌ای را شناسایی کرده‌اند؛ اما هیچ‌کدام به اندازه GW250114 قدرتمند و واضح ثبت نشده بودند. این موج گرانشی دو برابر قوی‌تر از هر موج گرانشی شناسایی‌شده دیگری است.
هنگام رسیدن امواج گرانشی GW250114 به زمین، تنها رصدخانه لایگو از بین آشکارسازهای تحت نظارت همکاری LVK فعال بود. این موضوع بر آزمایش نظریه هاوکینگ تأثیری نداشت، اما مانع از شناسایی دقیق منشأ امواج در آسمان توسط پژوهشگران شد.
ایان هری، پژوهشگر از دانشگاه پورتسموث و عضو تیم LVK می‌گوید: «به‌روزرسانی‌های لایگو و دیگر رصدخانه‌های برنامه‌ریزی‌شده در آینده، حساسیت بیشتری خواهند داشت و به ما امکان می‌دهند عمیق‌تر وارد فیزیک سیاه‌چاله‌ها شویم. ممکن است تمام برخوردها را ثبت نکنیم؛ اما دوباره رویدادی مانند این را خواهیم دید.»
هری افزود: «با مجموعه بعدی به‌روزرسانی‌ها، شاید در سال ۲۰۲۸، چیزی شبیه این ببینیم و احتمالاً در آن زمان حساسیت به اندازه‌ای باشد که بتوانیم واقعاً جزئیات را بررسی کنیم.»
آینده پژوهش‌های کیهانی
یافته‌های اخیر راه را برای پژوهش‌های جدید در زمینه گرانش کوانتومی هموار می‌کند؛ نظریه‌ای که فیزیکدانان امیدوارند با اتکا بر آن، نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را متحد کنند. ناتال اشاره می‌کند که نتایج اخیر نشان می‌دهند نسبیت عام و مکانیک کوانتوم همچنان به خوبی با هم کار می‌کنند، اما انتظار می‌رود در آینده برخی اختلاف‌ها ظاهر شوند.
داده‌های اخیر LVK همچنین به دانشمندان امکان داد تا معادلات روی کر، ریاضیدان نیوزیلندی در دهه ۱۹۶۰ را تأیید کنند. این معادلات پیش‌بینی می‌کردند که سیاه‌چاله‌ها را می‌توان تنها با دو معیار توصیف کرد: جرم و چرخش آن‌ها. به عبارت دیگر، دو سیاه‌چاله با جرم و چرخش برابر، از نظر ریاضی یکسان هستند. به لطف مشاهدات GW250114، اکنون این موضوع به اثبات رسیده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
