سیاه‌چاله‌ها شاید ستاره‌های یخ‌زده باشند

تغییر قیافه‌ای تاریک

تحقیقات جدید حول طبیعت سیاه چاله می‌تواند مشکل بنیادی موجود در قلب فیزیک را حل کند.

سیاه‌چاله‌ها موجودات مرموز کیهانی هستند با یک نقطه‌ی مرکزی که چگالی آن بینهایت است. گرانشی که آن‌ها وضع می‌کنند سبب می‌شود هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از مرز بیرونیشان که بدان افق رویداد می‌گویند، بگریزد. از این رو سیاه‌چاله نامیده می‌شوند زیرا به طور موثری برای ما نامرئی هستند.

اما شاید ما تمام راه را اشتباه رفتیم. بر طبق مطالعات اخیر که مجله‌ی علمی فیزیکال ریویو منتشر کرده است، ممکن است سیاه‌چاله‌ها اشیای فرضی باشند به نام “ستاره‌های یخ‌زده”.

اگر این ادعا درست باشد، یک توضیح دم دستی ترِ فیزیکی برای پیامدهای هیولا‌گانه‌ی سیاه‌چاله ارائه می‌کند؛ و از آن مهم‌تر، پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله که از سوی استیون هاوکینگ مطرح شده را حل می‌کند.

رامی بروستین، یکی از نویسندگان این مطالعه اظهار داشت: «ستاره‌های یخ‌زده‌ی مقلدهای سیاه‌چاله هستند. آن‌ها فوق‌العاده فشرده . اجرام کیهانی هستند که از تکینگی، و افق رویداد فارغ‌اند ولیکن تمامی ویژگی‌های قابل مشاهده سیاه‌چاله‌ها را تقلید می‌کنند. اگر که آن‌ها به راستی وجود داشته باشند، الزامی بر تصحیح بنیادی و مهم در نظریه‌ی نسبیت عام اینیشتین خواهد بود.»

پایستگی اطلاعات

با گسترش دادن نسبیت عام بوسیله‌ی مکانیک کوانتوم، هاوکینگ نشان داد که سیاه‌چاله‌ها بنا بر تعاملاتی که نزدیک افق رویداد آن‌ها رخ می‌دهد، تابش‌هایی منتشر کنند.در این سناریو، جفت‌های گذرا موسوم به ذرات مجازی در مجاورت این مرز ایجاد می‌شوند، باید دوباره یکی شوند تا همدیگر را “خنثی کنند”، اما هنگامی که یکی از آن ها به افق سقط می‌کند، از هم جدا می‌شوند. ذره‌ی دیگر، با دریافت انرژی از سیاه‌چاله، به کیهان فرار می‌کند.

در طول زمان- مثلا میلیاردها سال- این سبب می‌شود که سیاه‌چاله انرژی را به شکل گرمایی نشت کند، و به تبع جرم آن تقلی می‌یابد، تا جایی که تماما تبخیر شود.

همه‌ی این‌ها خوب هستند به جز یک چیز : وقتی سیاه‌چاله تبخیر می‌شود، تمام اطلاعاتی که درون آن مبحوس بودند، برای همیشه از بین می‌روند. اما قوانین فیزیک می‌گویند این امکان‌پذیر نیست؛ اطلاعات می‌توانند تغییر شکل دهند، اما هرگز نابود نمی‌شوند.

محاسبات سرد

این مسئله به‌طور مناسبی حل می‌شود اگر سیاه‌چاله‌ها در واقع ستاره‌های یخ‌زده باشند، محققان می‌گویند. به جای داشتن افق رویداد و تکینگی، این اجرام می‌توانند اجرامی فوق‌فشرده و بسیار متراکم باشند — اما نه با چگالی بی‌نهایت — که در بسیاری از جنبه‌ها، حتی در تابش گرماییشان، دقیقا مانند سیاه‌چاله‌ها به نظر می‌رسند.

ساختار این اجرام باید با نظریه ریسمان تطابق داشته باشد تا بتوانند در چنین حالت چگالی بدون فروپاشی به تکینگی وجود داشته باشند، به این ترتیب اطمینان حاصل می‌شود که اطلاعات نابود نمی‌شوند. اگرچه ستاره‌های یخ‌زده افق رویداد ندارند، اما همچنان تقریباً هر چیزی که به آن‌ها سقوط کند را جذب می‌کنند، به گفته بروستین.

بروستین گفت:«ما نشان داده‌ایم که چگونه ستاره‌های یخ‌زده ضمن نداشتن افق رویداد به‌عنوان جاذب‌های (تقریبا) کامل عمل می‌کنند، و همچنین به‌عنوان منبعی برای امواج گرانشی عمل می‌کنند. علاوه بر این، آن‌ها هندسه خارجی مشابه با مدل متعارف سیاه‌چاله‌ها را ایجاد می‌کنند و خواص ترمودینامیکی معمول آن‌ها را بازتولید می‌کنند.»

البته، این پیشنهاد در تضاد با درک رایج ما از سیاه‌چاله‌ها است. اما محققان می‌گویند که تشخیص امواج گرانشی می‌تواند برای بررسی ساختارهای اسرارآمیز ستاره‌های یخ‌زده استفاده شود — اگر واقعا وجود داشته باشند. برای مطالعه بیشتر می‌توانید به مرجع رجوع کنید. همچنین می‌توانید کلیپ جنگ سیاه‌چاله‌ها را ببینید.