به گزارش اطلاعات آنلاین به نقل از EarthSky، سیاه‌چاله‌ها به دلیل ادغام شدن در هنگام برخورد دو سیاه‌چاله شناخته می‌شوند، اما آیا ممکن است عکس این اتفاق بیفتد؟ آیا یک سیاه‌چاله می‌تواند به نحوی به دو سیاه‌چاله کوچکتر تقسیم شود؟ یک مطالعه نظری جدید نشان می‌دهد که این احتمال خارق‌العاده ممکن است توسط فیزیک کاملاً رد نشود، اگرچه شرایط مورد نیاز بسیار زیاد خواهد بود.

دانشمندان یک روزنه احتمالی در قوانینی که معمولاً از شکافت سیاه‌چاله‌ها جلوگیری می‌کنند، کشف کرده‌اند که نشان می‌دهد سیاه‌چاله‌های با چرخش بسیار سریع ممکن است به دو سیاه‌چاله تقسیم شوند. این یافته شگفت‌انگیز، احتمال یک پدیده کاملاً جدید سیاه‌چاله‌ای را افزایش می‌دهد که تلسکوپ‌های آینده می‌توانند آن را شناسایی کنند.

این تحقیق که توسط مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه CNRS، دانشگاه سوربن در پاریس و مرکز نظریه میدان کوانتومی در دانشگاه جنوب دانمارک انجام شد، قوانین فیزیکی را بررسی می‌کند که سیاه‌چاله‌ها را بکر نگه می‌دارند و اینکه آیا شرایط خاصی می‌تواند به آنها اجازه تجزیه دهد.

چرا سیاه‌چاله‌ها معمولاً نمی‌توانند از هم جدا شوند؟

یکی از بزرگترین موانع بر سر راه تقسیم یک سیاه‌چاله از ترمودینامیک ناشی می‌شود؛ شاخه‌ای از فیزیک که نحوه رفتار انرژی و نحوه تغییر سیستم‌های فیزیکی را کنترل می‌کند.

یک مفهوم اصلی، آنتروپی است که توصیف می‌کند یک سیستم می‌تواند چند آرایش میکروسکوپی مختلف داشته باشد در حالی که از بیرون بدون تغییر به نظر می‌رسد. سیاه‌چاله‌ها آنتروپی دارند و این ویژگی محدودیت‌های مهمی را در مورد آنچه می‌تواند برای آنها اتفاق بیفتد، ایجاد می‌کند.

برای سیاه‌چاله‌ای که نمی‌چرخد، تقسیم به دو سیاه‌چاله کوچکتر، آنتروپی کل را کاهش می‌دهد. چنین کاهشی، این فرآیند را از نظر ترمودینامیکی نامطلوب می‌کند و به توضیح اینکه چرا سیاه‌چاله‌ها معمولاً از هم نمی‌پاشند، کمک می‌کند.

با این حال، محققان دریافتند که وقتی یک سیاه‌چاله با سرعت فوق‌العاده بالایی می‌چرخد، وضعیت می‌تواند به طرز چشمگیری تغییر کند.

چرخش شدید می‌تواند به سیاه‌چاله‌ها اجازه شکافتن بدهد

محاسبات این تیم نشان می‌دهد که چرخش سریع ممکن است روزنه باریکی در قوانین فیزیکی ایجاد کند که معمولاً از تقسیم سیاه‌چاله‌ها جلوگیری می‌کند. در اصل، یک سیاه‌چاله با چرخش به اندازه کافی سریع می‌تواند بر محدودیت ترمودینامیکی معمول غلبه کند.

اما یک مانع بزرگ دیگر نیز وجود دارد. حتی اگر یک سیاه‌چاله بتواند تقسیم شود، دو جسم حاصل باید به اندازه کافی از هم دور شوند تا از ادغام مجدد فوری جلوگیری شود.

عنوان غیرمعمول این مطالعه به شکلی اشاره دارد که مرز یک سیاه‌چاله در صورت وقوع چنین شکافی، در فضا و زمان ترسیم می‌کند. این مرز که افق نامیده می‌شود، قبل از تقسیم شدن به دو شاخه مجزا، به صورت یک ساختار واحد آغاز می‌شود.

با نگاهی به زمان، شکل حاصل شبیه یک شلوار خواهد بود که یک قسمت بالایی آن به دو "پاچه" تقسیم می‌شود. این ایده پشت اصطلاح "توپولوژی‌های شلوار" است.

ابعاد اضافی، احتمال دیگری را ارائه می‌دهند

محققان همچنین سناریوهای غیرمعمول‌تری را بررسی کردند که شامل نظریه‌هایی است که در آن‌ها فضا ابعاد اضافی فراتر از سه بعدی دارد که در زندگی روزمره تجربه می‌کنیم.

فیزیکدانان پیش از این در برخی از این مدل‌های نظری، اجرامی شبیه سیاه‌چاله‌ها را شناسایی کرده‌اند که می‌توانند ناپایدار شوند و شروع به تجزیه کنند. این احتمالات نشان می‌دهد که قوانین آشنای حاکم بر سیاه‌چاله‌ها ممکن است در شرایط عجیب‌تر به همین شکل اعمال نشوند.

در موارد خاص، تقسیم حتی می‌تواند از نظر ترمودینامیکی مطلوب شود؛ به ویژه هنگامی که یکی از دو سیاه‌چاله حاصل بسیار کوچکتر از دیگری باشد.

با این حال، فرآیندی که توسط ترمودینامیک مجاز یا مطلوب باشد، لزوماً به معنای وقوع آن نیست. محققان هنوز باید مشخص کنند که آیا چنین تکه‌تکه شدنی می‌تواند از نظر فیزیکی رخ دهد و چه شرایطی آن را ممکن می‌سازد.

آیا ستاره‌شناسان می‌توانند شکافت یک سیاه‌چاله را تشخیص دهند؟

دانشمندان اکنون در تلاشند تا احتمال وقوع این رویدادها را بهتر درک کنند. پاسخ ممکن است به جنبه‌هایی از گرانش بستگی داشته باشد که فراتر از نظریه انیشتین هستند و این مسئله را به ویژه چالش برانگیز می‌کنند.

اگرچه در حال حاضر هیچ مشاهده تایید شده‌ای از شکافت یک سیاه‌چاله وجود ندارد، اما امکان تشخیص سیگنال‌ها از قطعات کوچک، راهی بالقوه برای بررسی این ایده ارائه می‌دهد. چنین شواهدی می‌تواند سرنخ‌های ارزشمندی در مورد رفتار گرانش در برخی از شدیدترین شرایط جهان ارائه دهد.