آیا زمان خداحافظی با تکینگی اینشتین فرا رسیده است؟

به گزارش ایسنا، یک مطالعه، مدل‌های جایگزینی برای سیاه‌چاله‌ها ارائه می‌دهد که به طور بالقوه مفهوم تکینگی‌ها را از بین برده و درک جدیدی در مورد این معماهای کیهانی ارائه می‌دهد.

به نقل از آی‌ای، براساس نظریه نسبیت عام اینشتین، اگر یک جرم به اندازه کافی تحت گرانش خود فرو بریزد، سیاه‌چاله‌ای با یک نقطه مرکزی به نام تکینگی تشکیل می‌شود. تکینگی ناحیه‌ای است که تصور می‌شود ماده در فضایی بی‌نهایت کوچک فشرده می‌شود و در نتیجه چگالی و کشش گرانشی بی‌نهایت ایجاد می‌شود.

در این مرحله، فضا و زمان، آنطور که ما آنها را درک می‌کنیم، از عملکرد عادی خود باز می‌مانند. اینجاست که همه چیز جالب می‌شود. تکینگی شامل بی‌نهایت‌ها می‌شود، اما بی‌نهایت‌ها در فیزیک معنایی ندارند. آنها نشان می‌دهند که معادلات نسبیت عام دیگر در شرایط شدید معتبر نیستند.

این عدم تطابق، فیزیکدانان را برای دهه‌ها به خود مشغول کرده و دانشمندان را به بررسی مدل‌های جایگزینی سوق داده است که سیاه‌چاله‌ها را بدون تکینگی توصیف می‌کنند. یک مطالعه جدید از محققان موسسه فیزیک بنیادی جهان (IFPU) دو مدل امیدوارکننده را نشان می‌دهد که در صورت اثبات، ممکن است به دانشمندان کمک کند تا برای همیشه از شر تکینگی‌های سیاه‌چاله خلاص شوند.

سه نوع سیاه‌چاله

محققان موسسه فیزیک بنیادی جهان یک مدل قدیمی و دو مدل جدید سیاه‌چاله را مورد بحث قرار دادند. مدل اول، سیاه‌چاله استاندارد است که با یک افق رویداد و یک تکینگی همراه است. دو مدل دیگر سیاه‌چاله‌های معمولی و یک شبیه‌ساز سیاه‌چاله هستند که بدون تکینگی به خوبی کار می‌کند.

وقتی صحبت از مدل معمولی می‌شود، آنها نسخه‌های اصلاح‌شده سیاه‌چاله‌های استاندارد هستند که بیشتر ساختار یکسان را حفظ می‌کنند اما تکینگی مرکزی با یک هسته با چگالی محدود در آنها جایگزین می‌شود.

این هسته ممکن است مانند تکه‌ای از فضای «دو سیتر» (de Sitter) رفتار کند که در آن گرانش به جای جاذبه، دافعه است و از فروپاشی کامل جلوگیری می‌کند. در نتیجه، سیاه‌چاله‌ای ایجاد می‌شود که هنوز ماده و نور را برای مدت طولانی به دام می‌اندازد اما از نظر ریاضی معتبر است. این منجر به شکل‌گیری هندسه فضازمانی می‌شود که در کل منظم باقی می‌ماند، از این رو به آن سیاه‌چاله‌های معمولی می‌گویند.

از سوی دیگر، شبیه‌سازهای سیاه‌چاله، اجرام فشرده فرضی هستند که فاقد افق رویداد و تکینگی هستند. آن‌ها از بسیاری جهات شبیه سیاه‌چاله‌ها هستند، اما چیزی را به طور دائم به دام نمی‌اندازند. فضای داخلی آن‌ها به جهان خارج متصل می‌ماند و در نهایت به نور یا حتی سیگنال‌ها اجازه فرار می‌دهد.

نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می‌کنند: یک شبیه‌ساز سیاه‌چاله ناحیه به دام اندازی ندارد، اما می‌تواند به اندازه کافی فشرده باشد تا فضای داخلی آن ویژگی‌های یک ناحیه به دام افتاده را شبیه‌سازی کند. شبیه‌سازهای سیاه‌چاله عموما دارای حلقه‌های نوری بیرونی و درونی هستند.

محققان همچنین می‌گویند که سیاه‌چاله‌های معمولی و شبیه‌سازها می‌توانند بسته به شرایط فیزیکی، به مرور زمان به یکدیگر تبدیل شوند. این دیدگاه، تغییر بزرگی از تصویر ثابت سیاه‌چاله‌های کلاسیک ارائه می‌دهد.

این دو مدل با موفقیت نیاز به تکینگی سیاه‌چاله را از بین می‌برند و با قوانین شناخته شده فیزیک نیز سازگاری دارند. با این حال، مانند خود تکینگی، این مدل‌ها هنوز فرضیه هستند و باید از طریق تحقیقات بیشتر اعتبارسنجی شوند.