حذف تکینگی‌ها: فیزیکدانان ایجاد سیاهچاله‌ها را از طریق گرانش خالص توصیف می کنند

سیاهچاله‌های سنتی، همانگونه که توسط نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین پیش‌بینی شده است، حاوی مواردی هستند که به عنوان تکینگی شناخته می شوند، یعنی نقاطی که قوانین فیزیک در آن شکسته می شوند. شناسایی چگونگی حل تکینگی‌ها در زمینه گرانش کوانتومی یکی از مشکلات اساسی در فیزیک نظری است.

اکنون تیمی از کارشناسان موسسه علوم کیهان دانشگاه بارسلونا (ICCUB) برای اولین بار ایجاد سیاهچاله‌های منظم را از اثرات گرانشی و بدون نیاز به وجود ماده‌ عجیب و غریب که بخشی جدانشدنی از برخی از مدل های پیشین بود، توصیف کرده اند.

این یافته که در مجله Physics Letters B منتشر شده است، چشم اندازهای جدیدی را برای بهبود درک ما از ماهیت کوانتومی گرانش و ساختار واقعی فضا-زمان باز می کند.

سیاهچاله‌ها بدون تکینگی

اصطلاح ماده عجیب و غریب به نوعی ماده اشاره دارد که دارای خواص غیرعادی است که در ماده معمولی یافت نمی شود. اغلب دارای چگالی انرژی منفی است، اثرات گرانشی دافعه ای ایجاد می کند و می تواند شرایط انرژی خاصی را در نسبیت عام نقض کند.

ماده عجیب و غریب عمدتاً نظری است و در طبیعت مشاهده نشده است، اما در مدل‌هایی برای یافتن مفاهیمی مانند کرم‌چاله‌ها، سفر سریع‌تر از نور و تفکیک تکینگی‌های سیاه‌چاله استفاده می‌شود.

اما این پژوهش تازه از نظر ریاضی نشان می دهد که یک سری بی نهایت از اصلاحات گرانشی مرتبه بالاتر می تواند این تکینگی ها را از بین ببرد و منجر به «به اصطلاح سیاهچاله های منظم» شود، برخلاف مدل‌های قبلی که به ماده عجیب و غریب نیاز داشتند، این پژوهش تازه نشان می‌دهد که گرانش خالص - بدون میدان‌های ماده اضافی - می‌تواند سیاهچاله‌های منظم و بدون تکینگی ایجاد کند.

این یافته نشان دهنده انحراف قابل توجهی از نظریه های قبلی است و شرایط لازم برای سیاهچاله های منظم را ساده می کند. Pablo A. Cano، پژوهشگر از گروه فیزیک کوانتومی و اخترفیزیک در دانشکده فیزیک و ICCUB می گوید: "زیبایی مدل ما این است که فقط بر اساس اصلاحات معادلات اینشتین است که به طور طبیعی توسط گرانش کوانتومی پیش بینی شده است و به اجزای دیگری مثل ماده عجیب و غریب نیازی نیست."

تئوری های بکار گرفته شده توسط تیم ICCUB برای هر بُعد فضا-زمان بزرگتر یا مساوی ۵ قابل استفاده است. کانو می‌گوید: «دلیل در نظر گرفتن ابعاد فضا-زمان بیشتر کاملاً فنی است، زیرا به ما امکان می‌دهد پیچیدگی ریاضی مسئله را کاهش دهیم.»

با این حال، پژوهشگران می گویند که "همین نتیجه گیری باید در مورد فضا-زمان چهار بعدی ما نیز درست باشد." Robie Hennigar (UB و ICCUB) توضیح می دهد: "بیشتر دانشمندان موافق هستند که تکینگی‌های نسبیت عام باید در نهایت حل شوند، اگرچه ما در مورد چگونگی دستیابی به این فرآیند بسیار اندک می دانیم. کار ما اولین مکانیسم را برای دستیابی به این امر به روشی قوی ارائه می دهد، البته تحت فرضیات تقارن خاص." Hennigar می‌گوید: «هنوز مشخص نیست که چگونه طبیعت از تشکیل تکینگی‌ها در جهان جلوگیری می‌کند، اما ما امیدواریم که مدل ما به ما کمک کند تا درک بهتری از این فرآیند به دست آوریم.

کاوش اکتشافات در سناریوهای اخترفیزیکی

این پژوهش همچنین خواص ترمودینامیکی این سیاهچاله های منظم را بررسی می کند و نشان می دهد که آنها با قانون اول ترمودینامیک مطابقت دارند. تئوری های توسعه یافته چارچوبی قوی برای درک ترمودینامیک سیاهچاله ها به روشی کاملاً جهانی و بدون ابهام ارائه می دهند. این سازگاری اعتبار و قابلیت کاربردی بالقوه را به یافته ها می افزاید.

پژوهشگران قصد دارند کار خود را به فضا-زمان چهار بعدی گسترش دهند و پیامدهای یافته های خود را در سناریوهای مختلف اخترفیزیکی بررسی کنند. هدف آنها همچنین بررسی پایداری و نشانه های رصدی احتمالی این سیاهچاله های منظم است.

کانو می‌گوید: "این نظریه‌ها نه تنها سیاه‌چاله‌های بدون تکینگی را پیش‌بینی می‌کنند، بلکه به ما اجازه می‌دهند بفهمیم این اجرام چگونه شکل می‌گیرند و سرنوشت ماده در سیاهچاله چیست. ما در حال کار روی این سوالات هستیم و انتظار داریم نتایج واقعاً هیجان‌انگیزی پیدا کنیم."

ترجمه سام آریامنش

✅ @ofoghroydadd

✅️ Physics Letters B (2025)

✨ کلیپ هایی در زمینه سیاهچاله