الفلك

الثقب الأسود - الطاقة والمادة

الثقب الأسود - الطاقة والمادة

هل يمكن لشخص ما أن يشرح ما يحدث مع الطاقة (مثل الضوء) والمادة التي تم جمعها بواسطة الثقب الأسود؟

أفترض أن المادة تبني كتلة وحجم الثقب الأسود ، لكن ماذا عن الضوء؟ هل تختفي فقط؟ ولكن لتوليد الضوء ، استهلك النجم المادة (الكتلة).


لا ، الضوء لا يختفي فحسب ، بل يضيف إلى كتلة الثقب الأسود وفقًا لـ $ E = mc ^ 2 $. لذلك إذا كان النجم ينتج الضوء من $ م $ كيلوغرامات من الكتلة وكل هذا الضوء يسقط في ثقب أسود ، ستزداد كتلة الثقب الأسود بمقدار $ م $ كيلوغرامات.


كيف تتحلل الفيزياء في الثقب الأسود

يوضح تصور الفنان أحد أكثر الثقوب السوداء فائقة الكتلة بدائية المعروفة (النقطة السوداء المركزية) في قلب مجرة ​​شابة غنية بالنجوم. الائتمان: NASA / JPL-Caltech

تعرض أحد أعز قوانين الفيزياء - الحفاظ على الشحنة - لانتقادات شديدة في بحث "مذهل" قام به علماء الفيزياء.

توضح الورقة التي أعدها الدكتور جوناثان جراتوس من جامعة لانكستر والدكتور بول كينسلر والبروفيسور مارتن ماكول من إمبريال كوليدج لندن كيف تتفكك قوانين الفيزياء في الثقب الأسود أو "التفرد".

"كمكان حيث" تتعطل "الفيزياء في ثقب أسود ، لدينا شعور بأن أي شيء قد يحدث في حالة فردية. على الرغم من أنه ربما يكون أكثر فائدة كأداة حبكة لقصص الخيال العلمي ، يجب علينا بصفتنا علماء فيزيائيين مهتمين التحقق من طبيعة الحفظ. ربما لم تعد القوانين قائمة؟ "

قام الفيزيائيون بالتحقيق في سلوك الحفاظ على الشحنة وهو المبدأ القائل بأن الشحنة الكهربائية الكلية في نظام معزول لا تتغير أبدًا.

ولدهشتهم ، وجدوا أن بإمكانهم قلب هذا "المبدأ المقدس عادة للكهرومغناطيسية القياسية".

قال الدكتور كينسلر: "بإسقاط" قنبلة أكسيون "في حالة تفرد مؤقتة ، مثل ثقب أسود يتبخر ، يمكننا تكوين أو تدمير شحنة كهربائية."

الأكسيونات هي جسيم مفترض مرشحة للمادة المظلمة ، على الرغم من أن خصائصها الدقيقة لا تزال موضع نقاش ، ولم يتم اكتشافها بعد.

قال البروفيسور مارتن ماكول: "إن ما يسمى بقنبلة الأكسيون عبارة عن بناء رياضي يجمع بين الحقول الكهرومغناطيسية وحقول الجسيمات المحورية بالطريقة الصحيحة".

قال الدكتور جوناثان جراتوس: "يتقلص البناء ويختفي في التفرد ، آخذًا شحنة كهربائية معه. وهو مزيج من التفرد المؤقت ونوع مقترح حديثًا من مجال الأكسيون وهو أمر حاسم لنجاحه".

وأضاف الدكتور كينسلر: "على الرغم من أن الناس كثيرًا ما يحبون أن يقولوا أن الفيزياء تتعطل ،" هنا ، فإننا نظهر أنه على الرغم من احتمال حدوث ظواهر غريبة ، فإن ما يحدث في الواقع مع ذلك مقيد بقوانين الفيزياء التي لا تزال تعمل حول التفرد.

قال الباحثون: "يبدو أن استنتاجنا مذهل ولا يمكن إنكاره في الوقت نفسه: لا يمكن ضمان الحفاظ على الشحنة العالمية في وجود تفاعل كهرومغناطيسي أكسيوني".


هل يمكن أن تتعايش الطاقة والمادة في الثقب الأسود؟

بمعنى آخر ، هل من الممكن التمييز بين الطاقة والمادة في تفرد الثقب الأسود؟ ماذا عن الوقت؟

من يدري أن الثقوب السوداء تشترك في الكثير من الأشياء مع الأيام الأولى للكون.

# 2 deSitter

في الواقع لا - وفقًا للنظرية ، كل ما يمكن أن يوجد للثقب الأسود هو كتلته الإجمالية (محتوى الطاقة مقسومًا على مربع سرعة الضوء) ، وزخمه الزاوي ، وشحنته. لذا فإن كل ما يمر عبر الأفق ضاع في جميع الشروط باستثناء هذه الشروط.

التعقيد هو - لا يوجد قانون صارم للحفاظ على الطاقة في الموارد الوراثية ، لذا في مرحلة ما ، تصبح القضية برمتها مشكلة كبيرة وتشير إلى مشاكل مع الموارد الوراثية نفسها. تعتمد هذه النتيجة المزعومة "بلا شعر" على اقتران الكهرومغناطيسية بالجاذبية بأكثر الطرق سذاجة ، أي ببساطة لصق الكهرومغناطيسية في الزمكان المنحني دون السماح لها بالاقتران بشكل أساسي مع مجال الجاذبية (EM تشوه الزمكان ولكن الزمكان لا يغير من شكل EM).

# 3 جراد

في الواقع لا - وفقًا للنظرية ، كل ما يمكن أن يوجد للثقب الأسود هو كتلته الإجمالية (محتوى الطاقة مقسومًا على مربع سرعة الضوء) ، وزخمه الزاوي ، وشحنته. لذا فإن كل ما يمر عبر الأفق ضاع في جميع الشروط ما عدا هذه الشروط.

ما زلت لا أرى سبب عدم كفاية ذلك للحصول على مجال مغناطيسي. للإلكترون نفس الخصائص أساسًا - الكتلة والشحنة والدوران. من هذه ، نحصل على المغناطيسية. ما الذي افتقده؟ هل هو مجرد افتراض أن الثقب الأسود سيميل إلى أن تكون شحنة صافية قريبة من الصفر؟

# 4 ستارماندان

# 5 المربي

في الواقع لا - وفقًا للنظرية ، كل ما يمكن أن يوجد للثقب الأسود هو كتلته الإجمالية (محتوى الطاقة مقسومًا على مربع سرعة الضوء) ، وزخمه الزاوي ، وشحنته. لذا فإن كل ما يمر عبر الأفق ضاع في جميع الشروط باستثناء هذه الشروط.

ما زلت لا أرى سبب عدم كفاية ذلك للحصول على مجال مغناطيسي. للإلكترون نفس الخصائص أساسًا - الكتلة والشحنة والدوران. من هذه ، نحصل على المغناطيسية. ما الذي افتقده؟ هل هو مجرد افتراض أن الثقب الأسود سيميل إلى أن تكون شحنة صافية قريبة من الصفر؟


لأنك لا تستطيع تحديد تيار الشحن الذي يؤدي إلى مجال مغناطيسي. كل ما يمكنك قوله عن BH هو أن لديها شحنة إجمالية معينة - لا يمكنك تحديد مكانها أو كيف تتحرك. نظرًا لأن المغناطيسية هي مجرد جانب من جوانب الشحنة المتحركة في 4d ، فإن لها نفس القيود من الهروب من الأفق مثل الضوء.

يمكن أن يولد BH الذي يتحرك في الفضاء مجالًا مغناطيسيًا خارجيًا مثل أي شحنة متحركة أخرى.

لاحظ أن الدوران المشحون g BH سيكون له عزم مغناطيسي يتناسب مع شحنته وزخمه الزاوي. كلاسيكياً ، يجب أن تكون النسبة الجيرومغناطيسية 1 ، لكن اتضح أنها 2 ، تمامًا مثل الإلكترون ، حيث يُنسب الجزء الشاذ إلى الدوران. هنا لغز.

# 6 جراد

لاحظ أن الدوران المشحون g BH سيكون له عزم مغناطيسي يتناسب مع شحنته وزخمه الزاوي. كلاسيكياً ، يجب أن تكون النسبة الجيرومغناطيسية 1 ، لكن اتضح أنها 2 ، تمامًا مثل الإلكترون ، حيث يُنسب الجزء الشاذ إلى الدوران. هنا لغز.

حسنًا ، هذا ما كنت أفكر فيه. وبما أن الثقب الأسود الدائر لديه الكثير من الزخم الزاوي ، فلن يتطلب الأمر الكثير من الشحن لتوليد لحظة مغناطيسية مهمة.

هل قام أحد بنمذجة تأثير اللحظة المغناطيسية لثقب أسود مشحون ودوران على قرص التراكم؟ إذا كان للثقب الأسود لحظة مغناطيسية ، وكان قرص التراكم متأينًا ، ألا ينبغي إذن أن يؤثر على حركة القرص؟ هل يمكن أن يفصل هذا بشكل انتقائي الأيونات الموجبة والسالبة ، أو يكون له تأثير على تكوين التدفق؟

# 7 المربي

جراد ، لست مهتمًا بذلك كثيرًا - كنت أقرأ بعض التحليلات "العكسية" حول الكوازارات ، حيث كان يُعتقد أن وجود المغناطيسية دليل سلبي على BH مركزي. الورقة هنا.

لكن الشحنة على BH لا يمكن أن تكون عالية جدًا ، لأن قذائف الأيونات المرئية حولها ستكون واضحة لأن الكهرومغناطيسي طويل المدى وأقوى بكثير من الجاذبية.

يعد بحث ليتر مثيرًا للاهتمام لأن الغلاف المغناطيسي حول جسم ممغنط شديد الانهيار (مثل نجم نيوتروني) يمكن أن يكون له نفس التأثيرات الفيزيائية التي تُرى من مسافة مثل أفق الحدث المفترض.

StarmanDan ، يعد فقدان المعلومات المادية حول حالة المادة أثناء مرورها عبر الأفق أحد الموضوعات الرئيسية لتنظير BH. اقرأ عن "إنتروبيا الثقب الأسود والديناميكا الحرارية" لمزيد من المعلومات.

# 8 llanitedave

# 9 ديسيتر

ديف ، أنا متأكد من أنك على حق. على نفس المنوال ، هناك كل الأسباب للاعتقاد بأن القوى بعيدة المدى مرتبطة ببعضها ، وعندما يصبح شيء ما كثيف الجاذبية ، كما هو الحال في ، تصبح تأثيرات الجاذبية ساحقة ، لا يوجد سبب للاعتقاد بأن طبيعة الكهرومغناطيسية لن تكون كذلك. يتغير بشكل كبير. تستند جميع الاستنتاجات المستخلصة حول BHs إلى أبسط تطعيم ممكن لـ EM على الجاذبية - والتي سأكررها للتأكيد - يأخذ المرء شكل الفضاء المسطح لـ EM ويجعله متوافقًا مع الموجود على مشعب الزمكان المنحني - مثال - حفظ الشحن في الفضاء المسطح

1 / sqrt g d / dx_m (sqrt g J_m) = 0

g هو محدد موتر متري ، وهو ثابت في الفضاء المسطح.

بمجرد لصق الكهرومغناطيسي في الزمكان المنحني ، يقوم المرء بافتراض هائل بأن الجاذبية لا تغير شكل الكهرومغناطيسي ، أي أن الكهرومغناطيسية ليست كذلك بشكل أساسي مقترنًا بالجاذبية - يمكن لـ EM تشوه الفضاء ، لكن الفضاء الملتوي لا يغير شكل EM. من الواضح أن مثل هذا الافتراض هو مجرد إيمان واضح ، حيث لا توجد لدينا إمكانية لاختباره بالفعل. "الشعور الغريزي" ، "الحس الفيزيائي العام" ، وما إلى ذلك ، أيًا كان ما تريد تسميته ، يخبرني أن القوى بعيدة المدى يجب أن تكون مرتبطة بشكل أساسي على مستوى معين.


أفاد مقال نُشر في "The Astrophysical Journal Letters" بنموذج لتشكيل الثقوب السوداء الهائلة التي تفسر النمو السريع لتلك التي لوحظت في الكون المبكر. يقترح Wei-Xiang Feng و Hai-Bo Yu و Yi-Ming Zhong نموذجًا يتم فيه إنشاء ما يسمى بالبذور التي تتكون منها هذه الثقوب السوداء العملاقة بواسطة هالة من المادة المظلمة ذاتية التفاعل. وفقًا لهذا النموذج ، يتم تسريع الانهيار الذي يشكل البذرة بواسطة المادة الباريونية ، المادة الشائعة ، سيناريو موحد بين نوعي المادة.

تشير الملاحظات التي تم إجراؤها في العقود الأخيرة إلى أنه من الطبيعي أن يكون لمجرة ثقب أسود هائل في مركزها يمكن أن تكون كتلته ملايين أو حتى بلايين المرات من كتلة الشمس. تم اقتراح نماذج مختلفة لشرح تكوين الثقوب السوداء بهذه الكتل ، وأصعب شيء هو شرح تلك التي تم اكتشافها في الكون المبكر. بعض الثقوب السوداء الهائلة التي نراها كما كانت عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة تشكلت في وقت قصير جدًا من وجهة نظر فلكية ولكن كيف؟ تقترح هذه الدراسة الجديدة حلاً يعتمد على المادة المظلمة.

إن تأثيرات الجاذبية الموجودة عادة في المجرات قوية للغاية بالنسبة لكمية المادة التي يمكن اكتشافها داخلها. المادة المظلمة هي النموذج الأكثر قبولًا لشرح هذه التأثيرات. وفقًا لهذا النموذج ، تسمح هالة من المادة المظلمة للمادة الشائعة بالتجمع في المجرات التي شكلت الكون كما نراه اليوم. وفقًا لهذه الدراسة الجديدة ، هناك الكثير.

في النموذج الجديد ، تجذب قوة الجاذبية جسيمات المادة المظلمة في هالة إلى الداخل ، لكن هناك ضغطًا حراريًا يدفعها للخارج. إذا ارتفعت درجة حرارة الجسيمات عند انجذابها نحو المركز ، تزداد سرعتها ، ويزداد الضغط أيضًا حتى ترتد إلى الوراء. إذا تفاعلت هذه الجسيمات ، فإن حرارتها ستنتقل إلى الجسيمات القريبة الأكثر برودة ولن ترتد مرة أخرى. قد تكون هذه الآلية وراء تكوين بذرة الثقب الأسود الهائل.

دوران الهالة مهم أيضًا لأن التفاعلات الذاتية يمكن أن تولد لزوجة تبدد الزخم الزاوي. يؤدي الانهيار إلى تقليل حجم ما يتحول إلى بذرة وكذلك دورانها بسبب اللزوجة حتى تصبح مفردة ، وهي البذرة. عند هذه النقطة ، تبدأ قوة الجاذبية في جذب المادة المشتركة القريبة.

إن كمية المادة المظلمة أعلى بكثير من المادة الشائعة ، لذا فإن العملية المقترحة في هذا النموذج الجديد يمكن أن تحدث بسرعة من وجهة نظر فلكية تسمح بتوليد ثقوب سوداء فائقة الكتلة في بدايات الكون. وفقًا للباحثين ، يمكن لنموذج المادة المظلمة ذاتي التفاعل أيضًا تفسير الحركة التي لوحظت في النجوم والمجرات.

هذا النموذج ممتع للغاية ، والمشكلة تكمن في اختباره ، مثل جميع النماذج المتعلقة بالمادة المظلمة. بادئ ذي بدء ، لا تزال المحاولات جارية لإثبات وجود المادة المظلمة بالفعل ، وهناك نماذج بديلة تقدم تفسيرات مختلفة لتأثيرات الجاذبية المكتشفة. تسمح الكمية الكبيرة من الطاقة المنبعثة من الكوازارات ، والمدعومة بالثقوب السوداء الهائلة ، باكتشاف حتى تلك الموجودة في الكون المبكر ، لذلك من الممكن دراستها. ربما تساعد الثقوب السوداء أيضًا في حل لغز المادة المظلمة.


قد تكون "الثقوب البيضاء" المكون السري في المادة المظلمة الغامضة

توصلت دراسة جديدة إلى أن الثقوب البيضاء ، التي تعتبر نظريًا الأضداد الدقيقة للثقوب السوداء ، يمكن أن تشكل جزءًا كبيرًا من المادة المظلمة الغامضة التي يُعتقد أنها تشكل معظم المادة في الكون. وقال الباحثون إن بعض هذه الثقوب البيضاء الغريبة قد تسبق الانفجار العظيم.

تمتلك الثقوب السوداء قوى جاذبية قوية لدرجة أنه لا يمكن حتى للضوء ، وهو أسرع شيء في الكون ، الهروب منها. تُعرف الحدود الكروية غير المرئية التي تحيط بنواة الثقب الأسود والتي تحدد نقطة اللاعودة باسم أفق الحدث. [صور: ثقوب الكون السوداء]

الثقب الأسود هو أحد تنبؤات نظرية النسبية العامة لأينشتاين. يُعرف الثقب الآخر بالثقب الأبيض ، وهو يشبه الثقب الأسود في الاتجاه المعاكس: في حين لا يمكن لأي شيء الهروب من أفق حدث الثقب الأسود ، لا يمكن لأي شيء أن يدخل أفق حدث الثقب الأبيض.

اقترح بحث سابق أن الثقوب السوداء والثقوب البيضاء مرتبطة ببعضها البعض ، حيث تسقط المادة والطاقة في ثقب أسود يحتمل أن ينبثق من ثقب أبيض إما في مكان آخر في الكون أو في كون آخر تمامًا. في عام 2014 ، اقترح كارلو روفيلي Carlo Rovelli ، عالم الفيزياء النظرية بجامعة Aix-Marseille في فرنسا ، وزملاؤه أن الثقوب السوداء والثقوب البيضاء قد تكون مرتبطة بطريقة أخرى: عندما تموت الثقوب السوداء ، يمكن أن تصبح ثقوبًا بيضاء.

في سبعينيات القرن الماضي ، قدر الفيزيائي النظري ستيفن هوكينغ أن جميع الثقوب السوداء يجب أن تتبخر الكتلة عن طريق إصدار الإشعاع. من المتوقع أن تتقلص الثقوب السوداء التي تفقد كتلة أكبر مما تكتسبه وتختفي في النهاية.

ومع ذلك ، اقترح روفيلي وزملاؤه أن تقلص الثقوب السوداء لا يمكن أن يختفي إذا كان نسيج المكان والزمان كميًا - أي مصنوعًا من كميات غير قابلة للتجزئة تُعرف باسم الكميات. الزمكان هو الكم في البحث الذي يسعى إلى توحيد النسبية العامة ، والتي يمكن أن تفسر طبيعة الجاذبية ، مع ميكانيكا الكم ، والتي يمكن أن تصف سلوك جميع الجسيمات المعروفة ، في نظرية واحدة يمكن أن تشرح كل قوى الكون .

في دراسة عام 2014 ، اقترح روفيلي وفريقه أنه بمجرد أن يتبخر الثقب الأسود إلى درجة لا يمكن أن يتقلص فيها أكثر من ذلك لأنه لا يمكن ضغط الزمكان في أي شيء أصغر ، فإن الثقب الأسود المحتضر سوف يرتد بعد ذلك ليشكل ثقبًا أبيض. الفجوة.

قال روفيلي لموقع ProfoundSpace.org: "لقد عثرنا على حقيقة أن الثقب الأسود يتحول إلى ثقب أبيض في نهاية تبخره".

يُعتقد في الوقت الحاضر أن الثقوب السوداء تتشكل عندما تموت النجوم الضخمة في انفجارات عملاقة تُعرف باسم المستعرات الأعظمية ، والتي تضغط جثثها في النقاط ذات الكثافة اللانهائية المعروفة باسم التفردات في قلوب الثقوب السوداء. قدّر روفيلي وزملاؤه سابقًا أن تحول ثقب أسود كتلته تساوي كتلة الشمس حوالي كوادريليون ضعف العمر الحالي للكون إلى ثقب أبيض. [صور سوبر نوفا: صور رائعة لانفجارات النجوم]

ومع ذلك ، اقترح عمل سابق في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي أن الثقوب السوداء يمكن أن تكون قد نشأت أيضًا في غضون ثانية بعد الانفجار العظيم ، بسبب التقلبات العشوائية في الكثافة في الكون حديث الولادة السريع الانتشار. قد تكون المناطق التي ركزت فيها هذه التقلبات المادة معًا قد انهارت لتشكل ثقوبًا سوداء. لاحظ روفيلي وزملاؤه أن ما يسمى بالثقوب السوداء البدائية سيكون أصغر بكثير من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، ويمكن أن يموت ليشكل ثقوبًا بيضاء خلال عمر الكون.

حتى الثقوب البيضاء ذات الأقطار المجهرية يمكن أن تظل ضخمة جدًا ، تمامًا كما يمكن للثقوب السوداء الأصغر من حبة الرمل أن تزن أكثر من القمر. الآن ، يقترح روفيلي والمؤلف المشارك في الدراسة فرانشيسكا فيدوتو ، من جامعة إقليم الباسك في إسبانيا ، أن هذه الثقوب البيضاء المجهرية يمكن أن تشكل المادة المظلمة.

على الرغم من أنه يُعتقد أن المادة المظلمة تشكل خمسة أسداس كل مادة في الكون ، إلا أن العلماء لا يعرفون مما تتكون منها. كما يوحي اسمها ، فإن المادة المظلمة غير مرئية فهي لا تبعث الضوء أو تعكسه أو حتى تحجبه. نتيجة لذلك ، لا يمكن حاليًا تتبع المادة المظلمة إلا من خلال تأثيرات الجاذبية على المادة العادية ، مثل تلك التي تتكون منها النجوم والمجرات. تعد طبيعة المادة المظلمة حاليًا واحدة من أعظم الألغاز في العلم.

الكثافة المحلية للمادة المظلمة ، كما تقترحها حركة النجوم بالقرب من الشمس ، تبلغ حوالي 1٪ من كتلة الشمس لكل فرسخ مكعب ، أي حوالي 34.7 سنة ضوئية مكعبة. لحساب هذه الكثافة بالثقوب البيضاء ، حسب العلماء أن ثقبًا أبيض صغيرًا - أصغر بكثير من البروتون وحوالي جزء من المليون من الجرام ، وهو ما يعادل كتلة "نصف بوصة من شعرة الإنسان" ، روفيلي قال - مطلوب لكل 2400 ميل مكعب (10000 كيلومتر مكعب).

لن تصدر هذه الثقوب البيضاء أي إشعاع ، ولأنها أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء ، فإنها ستكون غير مرئية. قال روفيلي إذا حدث أن اصطدم بروتون بأحد هذه الثقوب البيضاء ، فإن الثقب الأبيض "سيرتد بعيدًا". "لا يمكنهم ابتلاع أي شيء". وأضاف أنه إذا واجه ثقب أسود أحد هذه الثقوب البيضاء ، فستكون النتيجة ثقبًا أسود واحدًا أكبر. كما لو أن فكرة الثقوب البيضاء المجهرية غير المرئية منذ فجر التاريخ لم تكن جامحة بما فيه الكفاية ، اقترح روفيلي وفيدوتو كذلك أن بعض الثقوب البيضاء في هذا الكون قد تسبق الانفجار العظيم. وقال إن الأبحاث المستقبلية ستستكشف كيف أن مثل هذه الثقوب البيضاء من كون سابق قد تساعد في تفسير سبب تدفق الوقت للأمام فقط في هذا الكون الحالي وليس العكس أيضًا.

قام روفيلي وفيدوتو بتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت في 11 أبريل في ورقة تم تقديمها إلى المسابقة السنوية لمؤسسة أبحاث الجاذبية للمقالات حول الجاذبية.


هل الثقوب السوداء مصنوعة من الطاقة المظلمة؟

قد تكون أجسام مثل Powehi ، الجسم المضغوط الفائق الكتلة الذي تم تصويره مؤخرًا في مركز المجرة M87 ، في الواقع GEODE s. سيكون Powehi GEODE s ، الذي يظهر على نطاق واسع ، حوالي 2/3 نصف قطر المنطقة المظلمة التي تم تصويرها بواسطة Event Horizon Telescope. هذا هو نفس الحجم المتوقع للثقب الأسود تقريبًا. المنطقة التي تحتوي على الطاقة المظلمة (الخضراء) أكبر قليلاً من الثقب الأسود من نفس الكتلة. تعتمد خصائص أي قشرة (أرجوانية) ، إن وجدت ، على نموذج GEODE المحدد. (رصيد الصورة: تعاون EHT NASA / CXC / جامعة فيلانوفا)

قام باحثان من جامعة هاواي و # 699i في Mānoa بتحديد وتصحيح خطأ دقيق حدث عند تطبيق معادلات أينشتاين لنمذجة نمو الكون.

يفترض الفيزيائيون عادة أن النظام الكوني الكبير ، مثل الكون ، غير حساس لتفاصيل الأنظمة الصغيرة الموجودة بداخله. كيفن كروكر، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في قسم الفيزياء وعلم الفلك ، و جويل وينر، عضو هيئة تدريس في قسم الرياضيات ، أظهر أن هذا الافتراض يمكن أن يفشل بالنسبة للأجسام المدمجة التي تبقى بعد انهيار وانفجار النجوم الكبيرة جدًا.

"لمدة 80 عامًا ، عملنا بشكل عام على افتراض أن الكون ، في ضربات عريضة ، لم يتأثر بالتفاصيل الخاصة بأي منطقة صغيرة ،" قال كروكر. & ldquo من الواضح الآن أن النسبية العامة يمكن أن تربط بشكل ملحوظ النجوم المنهارة - مناطق بحجم هونولولو - بسلوك الكون ككل ، أكبر بأكثر من ألف مليار مليار مرة. & rdquo

أثبت كروكر ووينر أن معدل نمو الكون يمكن أن يصبح حساسًا للمساهمة المتوسطة لهذه الأجسام المدمجة. وبالمثل ، يمكن أن ترتبط الكائنات نفسها بنمو الكون ، أو تكتسب أو تفقد الطاقة اعتمادًا على تركيبات الكائنات. هذه النتيجة مهمة لأنها تكشف عن صلات غير متوقعة بين فيزياء الأجسام الكونية والمضغوطة ، والتي بدورها تؤدي إلى العديد من تنبؤات الرصد الجديدة.

تتمثل إحدى نتائج هذه الدراسة في أن معدل نمو الكون يوفر معلومات حول ما يحدث للنجوم في نهاية حياتهم. يفترض علماء الفلك عادةً أن النجوم الكبيرة تشكل ثقوبًا سوداء عندما تموت ، لكن هذه ليست النتيجة الوحيدة المحتملة. في عام 1966 ، اقترح Erast Gliner ، وهو فيزيائي شاب في معهد Ioffe Physico-Technical Institute في لينينغراد ، فرضية بديلة مفادها أن النجوم الكبيرة جدًا يجب أن تنهار إلى ما يمكن أن يسمى الآن الأجسام العامة للطاقة المظلمة (GEODE s). تظهر هذه الثقوب على أنها ثقوب سوداء عند النظر إليها من الخارج ولكنها ، على عكس الثقوب السوداء ، تحتوي على الطاقة المظلمة بدلاً من التفرد.

في عام 1998 ، اكتشف فريقان مستقلان من علماء الفلك أن توسع الكون يتسارع ، بما يتوافق مع وجود مساهمة موحدة من الطاقة المظلمة. ومع ذلك ، لم يتم الاعتراف بإمكانية مساهمة GEODE بهذه الطريقة. مع الشكلية المصححة ، أظهر كروكر ووينر أنه إذا انهار جزء من أقدم النجوم في GEODE ، بدلاً من الثقوب السوداء ، فإن متوسط ​​مساهمتها اليوم سينتج بشكل طبيعي الطاقة المظلمة المطلوبة.

أعمال المتابعة التي تفصّل العواقب المحددة لهذه النتائج لمسوح الطاقة المظلمة ومراصد موجات الجاذبية قيد المراجعة حاليًا.


الثقب الأسود: الحفاظ على الطاقة

انا لا ممتاز فهم أين ترى انتهاك الحفاظ على الطاقة. الطاقة لا تزال موجودة. في الثقب الأسود والزمكان (الجاذبية) من حوله - لا يتم "تبدده" بالضرورة (على الرغم من أن قدرًا كبيرًا من الطاقة "يُشع" بشكل عام عندما تستهلك المادة BH).

لا أرى كيف تربط هذا بعمر الثقوب السوداء ، لكن ما تلمح إليه صحيح: الثقوب السوداء لا تدوم إلى الأبد - إنها تتبخر ببطء (لكن هذا الأمر معقد للغاية ، والثقوب السوداء الكبيرة سيكسبون دائمًا أكثر مما يخسرونه). الثقوب السوداء الدقيقة التي يستطع افتراضيًا في المصادم LHC يتبخر في أصغر جزء من الثانية. وإذا تذكرت الأرقام بشكل صحيح ، فإن الثقب الأسود ذي الكتلة النجمية سيستغرق حوالي 14 مليار سنة حتى يتبخر.

ليس للنسبية العامة أي مقاييس مفضلة مثل مقياس الكتلة أو مقياس المسافة ، لذلك لا يمكن أن يكون هناك أي حد من هذا القبيل.

ماذا تقصد ب & quotbe دمرت & quot؟ الثقوب السوداء تتبخر. أي أنها تفقد الكتلة تدريجيًا بمرور الوقت حتى تختفي إذا لم يتم إطعامها باستمرار بمعدل أكبر من معدل التبخر.

يصبح معدل التبخر أصغر (ولكن ليس صفرًا) مع زيادة حجم الثقوب السوداء. يرتفع المعدل كلما انخفضت الكتلة. يمكن للثقوب السوداء الكبيرة حقًا أن "تتغذى" بشكل كافٍ على الإشعاع المحيط فقط في الكون الحالي (CMBR). لا يستطيع الصغار حقًا الحصول على كتلة كافية في حلقهم للحفاظ على أنفسهم. "اللعبة النهائية" لتبخر الثقب الأسود هي وميض سريع للطاقة حيث يتم تحويل الكتلة الأخيرة في أفق الحدث الضئيل إلى جزيئات وطاقة خارجها مباشرة. فقاعة!

حسنًا ، بمجرد الانتهاء من التغذية ، كيف يطلقون طاقتهم الجماعية؟
هل ستكون مشابهة لنجم يحتضر؟ أو سوبرنوفا؟ يجب أن يكون هناك بعض الاندماج لتحرير الطاقة في أفق الحدث وتصبح مرئية في النهاية. وإلا فلا يوجد معدل تبخر أثناء تغذيته

أو تصبح مجرد كتلة كبيرة راكدة أو ميتة. هذا يعني أنه لم يتبخر؟

حسنًا ، بمجرد الانتهاء من التغذية ، كيف يطلقون طاقتهم الجماعية؟
هل ستكون مشابهة لنجم يحتضر؟ أو سوبرنوفا؟ يجب أن يكون هناك بعض الاندماج لتحرير الطاقة في أفق الحدث وتصبح مرئية في النهاية. وإلا فلا يوجد معدل تبخر أثناء تغذيته

أو تصبح مجرد كتلة كبيرة راكدة أو ميتة. هذا يعني أنه لم يتبخر؟

الثقوب السوداء لديها درجة حرارة أي جسم له درجة حرارة يصدر إشعاعًا ، ينبعث منه إشعاع = يفقد الكتلة. يطلق على إشعاعات الثقب الأسود أيضًا اسم إشعاع هوكينج.

عادة ما يكون الفضاء حول الثقب الأسود أكثر برودة. يتدفق الساخن إلى أجسام أكثر برودة ، وبالتالي تتدفق حرارة الفضاء إلى الثقب الأسود بسبب انخفاض درجة حرارة الثقب الأسود. بالإضافة إلى أن الثقوب السوداء تمتص المادة بشكل مستمر ، لذلك فإن الثقوب السوداء تمتص طاقة أكثر مما تفقدها.

عندما يتسع الفضاء بدرجة كافية ، ستصبح درجة الحرارة حول الثقب الأسود في النهاية أبرد من الثقب الأسود. تذكر التدفقات الساخنة لجسم أكثر برودة؟ لذلك ستنتقل حرارة الثقب الأسود إلى الفضاء ، وسيتبخر الثقب الأسود في النهاية ، لكن هذه الدورة ستستغرق وقتًا طويلاً كما هو موضح في المنشور الأول.

الثقوب السوداء الصغيرة = درجة حرارة عالية = تموت (تتبخر) بشكل أسرع
الثقوب السوداء الكبيرة = درجة حرارة منخفضة = تموت (تتبخر) بشكل أبطأ

لست متأكدًا تمامًا ، لذا يرجى من الخبراء تصحيح هذا إذا كان هذا خطأ.
(عفواً على لغتي الإنجليزية السيئة)


يتجسس علماء الفلك المجرات في شبكة ثقب أسود شره

حير علماء الفلك الذين يحدقون في أبعد نطاقات الكون ، ومن ثم أعمق أعماق الزمن ، للعثور على ثقوب سوداء فائقة الكتلة. كيف يمكن لمثل هؤلاء العملاقين أن يكون لديهم الوقت لابتلاع الكثير من المادة عندما كان الكون صغيرًا جدًا؟ من خلال الملاحظات الجديدة لأحد هؤلاء العمالقة الشباب - ثقب أسود تبلغ كتلته مليار مرة كتلة الشمس وأقل من مليار سنة - أصبح لدى علماء الفلك الآن إجابة محتملة.

ووجدوا أن الثقب الأسود مرتبط بست مجرات قريبة بواسطة خيوط: أنابيب تغذية للوحش في وسطهم. أخذ تجميع هذه الصورة العائلية (المتخيلة أعلاه) العديد من الملاحظات - بعضها استمر طوال الليل - مع بعض أكبر التلسكوبات في العالم ، بما في ذلك التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي. ذكر الباحثون في دورية علم الفلك والفيزياء الفلكية أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف مجموعة متماسكة من المجرات وهي تتسبب في تغذية ثقب أسود فائق الكتلة.

وما الذي جمع تلك المجرات معًا؟ يقترح الفريق أن الجاني هو تكتل من المادة المظلمة ، وهي مادة غامضة ولكنها غير مرئية يعتقد أنها تشكل 85٪ من مادة الكون. ربما تكون المادة المظلمة قد سحبت كميات هائلة من الغاز والغبار ، مما سمح لكل من المجرات والثقب الأسود بالتشكل.

دانيال كليري

دانيال علمكبير المراسلين في المملكة المتحدة ، ويغطي قصص علم الفلك والفيزياء والطاقة بالإضافة إلى السياسة الأوروبية.


صورة اليوم لعلم الفلك

اكتشف الكون! تُعرض كل يوم صورة أو صورة مختلفة لكوننا الرائع ، جنبًا إلى جنب مع شرح موجز مكتوب بواسطة عالم فلك محترف.

2006 27 أبريل
NGC 4696: طاقة من ثقب أسود
ائتمان الصورة المركبة: الأشعة السينية باللون الأحمر - NASA / CXC / S.Allen (Kavli Inst. ، Stanford) et al.
راديو باللون الأزرق - NRAO / G Taylor (VLA) الأشعة تحت الحمراء باللون الأخضر - NASA / ESA / W. Harris (McMaster Univ.)

تفسير: في العديد من البيئات الكونية ، عندما تسقط المادة باتجاه ثقب أسود ، يتم إنتاج الطاقة حيث يتم تفجير بعض المادة مرة أخرى في نفاثات. في الواقع ، يبدو أن مثل هذه "محركات" الثقب الأسود هي الأكثر كفاءة في الكون ، على الأقل على نطاق المجرة. توضح هذه الصورة المركبة مثالًا واحدًا لمجرة بيضاوية ذات محرك ثقب أسود فعال ، NGC 4696. المجرة الكبيرة هي ألمع عضو في مجموعة مجرات Centaurus ، على بعد حوالي 150 مليون سنة ضوئية. استكشاف NGC 4696 بالأشعة السينية (الحمراء) يمكن لعلماء الفلك قياس المعدل الذي تغذي به المادة المتساقطة الثقب الأسود الهائل ومقارنتها بإخراج الطاقة في النفاثات لإنتاج فقاعات إشعاعية عملاقة. يبلغ قطر الفقاعات الموضحة هنا باللون الأزرق حوالي 10000 سنة ضوئية. تؤكد النتائج أن العملية أكثر كفاءة بكثير من إنتاج الطاقة من خلال التفاعلات النووية - ناهيك عن استخدام الوقود الأحفوري. يقترح علماء الفلك أيضًا أنه مع ضخ الثقب الأسود للطاقة وتسخين الغاز المحيط ، يتم إيقاف تكوين النجوم في النهاية ، مما يحد من حجم المجرات الكبيرة مثل NGC 4696.


الثقب الأسود الخاص بي ، المادة / الطاقة المظلمة البيضاء ، عكس نظرية الزمن

أنا جديد على هذا ، وأود أن أشارك نظريتي الخاصة في الوصف في العنوان.

لقد توصلنا اليوم تقريبًا إلى استنتاج مفاده أن الثقوب السوداء موجودة بالفعل ، وأننا نعلم أيضًا أن الكون ممتلئ بنحو 73٪ من الطاقة المظلمة و 23٪ من المواد المظلمة ، ولا نعرف أصلها ، فنحن نعرف فقط لديها قوى جاذبية تتفاعل مع كوننا ، أي يتمدد بشكل أسرع وأسرع.


نحن أيضًا & quot؛ نعلم & quot أنه بغض النظر عن أن الثقب الأسود يخرج من أي وقت مضى ، فكل ما نراه هو آثار الإشعاع منه ، والكتل الكبيرة الفعلية ، تختفي فقط ، أو تبقى هناك ، إلى أجل غير مسمى.

نظريتي هي أن ما يدخل إلى الثقب الأسود ، يخرج من الثقب الأبيض ويصبح مادة / طاقة مظلمة. الطاقة المظلمة على جانب الثقب الأبيض من المعادلة هي ما نراه على أنها قوة جاذبية الطاقة المظلمة.

على مستوى الكوارك ، يتم تمزيق كل ما يدخل إلى ثقب أسود أسفل الكواركات البنائية ، ويخرج من اللون الأبيض ويعاد تجميعه بطريقة طبيعية على هذا الجانب من الكل الأسود وهو ثقب أبيض ، مما يعني إن قوة الجاذبية التي يتم تطبيقها على اللبنة الأساسية للكواركات المعاد تجميعها هي قوى مضادة للجاذبية ، لذا فإن الطريقة الطبيعية لإعادة تجميعها هي في تكوين الكواركات المضادة.

مما يجعلها تزيد من القوة المضادة للجاذبية التي أصفها على الطاقة المظلمة.


ما يجعل كل هذا يبدو ممكنًا هو أن يكون كوننا لا نهائيًا ، ويتكون من كونين أو أكثر في بعدين أو أكثر. & quot؛ كوننا & quot؛ في بُعد واحد ، والكون & quot؛ الأسود & quot؛ مع وجود ثقوب بيضاء في آخر ، حيث ، لجعل هذا ممكنًا ، يعود TIME إلى الوراء. لذا من وجهة نظرنا ، كوننا يتمدد ويمتص للثقوب السوداء. ولكن من وجهة نظر & quotblack universe & quot ، فإن كوننا هو & quot؛ الكون الأسود & quot الذي يحتوي على ثقوب بيضاء.


هذه هي نظريتي عن الكيفية التي يمكن أن تكون عليها ، وأنا لست طالبًا في الفيزياء ، لذا ليس لدي أي فكرة عن عدد قوانين الديناميكا الحرارية التي ربما انتهكتها ، لكنني سأكون ممتنًا لأي أفكار حول إمكانية نظريتي.


شاهد الفيديو: الدكتور عدنان إبراهيم l ما وراء الكون ومفهوم الفراغ (شهر اكتوبر 2021).