أبحث

الاثنين، 26 أبريل 2021

اينشتاين والميكانيكا السماوية ، و فيزياء الثقوب الدودية

 
اينشتاين والميكانيكا السماوية ، و فيزياء الثقوب الدودية

  

  


الثقوب الدودية والسفر عبر الزمكان

هل الثقب الأسود في مركز درب التبانة هو ثقب دودي؟ هل يمكن لثقب دودي أن يربط بين كونين؟ هذ ماسنتطرق اليه في هذا الموضوع مع مراجع علم الفيزياء للعالم العظيم اينشتاين البرت ونظرياته النسبية.وكشفت نتائج دراسات علمية جديدة وأظهرت أن الثقوب الدودية، هي كائنات افتراضية يعتقد أنها تربط بين منطقتين مختلفتين من الزمكان وهي الأنفاق التي تربط بين مكانين بعيدين في الفضاء المنحني حسب النظرية النسبية، قد تكون موجودة فعلا ويمكن السفر من خلالها.

وكشفت نتائج الدراسة -التي أنجزها فيزيائيون من جامعة هارفارد- أن هذه الثقوب وإن كان وجودها ممكنا من الناحية النظرية فإنها ليست مفيدة للسفر في الفضاء بالنسبة للبشر والتنقل بين النجوم والمجرات. فالمرور عبر هذه الأنفاق الافتراضية بين نقطتين من الكون بعيدتين في الزمان والمكان سيستغرق وقتًا أطول من التنقل بينها مباشرة، كما يقول المؤلف الرئيسي للدراسة دانييل جافريس من جامعة هارفارد.

ظهرت فكرة وجود الثقوب السوداء او"الأنفاق" الرابطة بين مناطق مختلفة من الكون بالفترة التي أعقبت نشر الفيزيائي ألبرت اينشتاين نظرية النسبية العامة عام 1915 عندما وجد الفيزيائي كارل شوارزشيلد حلا لمعادلات هذه النظرية. ولم يتنبأ هذا العالم بوجود الثقوب السوداء فحسب، بل توقع كذلك وجود ممرات تربط بينها غير أنها سريعة الانهيار ولا تسمح لأي شيء بالمرور.
اقرأ ايضا:

اينِشْتايِنْ أَكْثَرُ العُقولِ العِلْميَّةِ اخْتِراقًا، وَأَوْراقِهِ البَحْثِيَّةِ

بعد اكتشاف الثقوب السوداء ، اكتشاف الثقوب الدودية؟

ومن خلال مقابلة أجرتها Futura-Sciences مع عالمة الفيزياء الفلكية Roland Lehoucq لتخبرنا المزيد عن هذا المفهوم.انه باختصار ، سيسمحون للمادة ، وربما البشر ، بالتحرك بشكل أسرع.اثناء المقابلة أوضحت فوتورا للعلوم في المقالات السابقة أدناه ، فقد تكهن باحثون مشهورون بوجود الثقوب الدودية في الفيزياء الفلكية لما يقرب من 60 عامًا .
 هذه الحلول لمعادلات العالم الفيزيائي اينشتاين.

 هي في الواقع أبناء عمومة من تلك التي أدت إلى نظرية الثقوب السوداء . لذلك كان من المتصور أن بعض الأشياء التي نلاحظها في الكون اليوم ، والتي يبدو أنها تتصرف مثل الثقوب السوداء ، ليست كذلك. لإثبات ذلك ، سيكون من الضروري إظهار أن هذه الأجسام ليس لها أفق حدث ، على سبيل المثال من خلال دراسة موجات الجاذبية التي تنبعث منها أثناء الاصطدام والبحث عن أوضاع شبه عادية .

من وجهة النظر أن الثقوب السوداء التي تنبأت بها النظرية النسبية العامة يمكن أن تهتز من خلال امتلاك طيف من الاهتزازات التي تشكل بطاقة هوية موثوقة مثل خطوط انبعاث ذرات عنصر معين. من الممكن نظريًا التمييز بين الثقب الأسود الموصوف في معادلات أينشتاين وبين الثقب الأسود الموصوف بواسطة نظرية نسبية أخرى للجاذبية (على سبيل المثال ، توتر-سكالار لاستخدام مصطلحات علماء الفيزياء النظرية).

 مع هذا الطيف الذي يمثل تحديدًا علامة شبه طبيعية. الموضات.اذا فإن الجسم المضغوط ، ليس له أفق ، من شأنه أن يصدر موجات جاذبية مختلفة أثناء الاصطدام. الثقب الدودي لا يمتلك مثل هذا الأفق ، وبالتالي يمكننا أن نتخيل محاولة اكتشاف وجود هذه الأجسام بفضل علم الفلك الثقالي.
بعض السيناريوهات الكونية التي تلعب دورًا مهمًا في المجالات العددية .

 ربما فيما يتعلق بوجود الطاقة المظلمة اليوم أو بمرحلة من التضخم في الكون البدائي ، تسمح لنا بتخيل ظهور الثقوب الدودية خلال الانفجار العظيم . الثقوب السوداء الهائلة - التي نحاول تفسير وجودها بجعلها تنمو من "بذور" من شأنها أن تكون ثقوبًا سوداء بدائية ولدت من تقلبات الكثافة في محتويات الكون عند ولادته - يمكن أن تكون ثقوبًا دودية بدائية.

الميكانيكا السماوية ، نافذة على فيزياء الثقوب الدودية

موجات الجاذبية ليست الطريقة الوحيدة لاختبار نظرية الثقب الأسود والكشف عن وجود أجسام غريبة يمكن أن تحل محلها. في الواقع ، قام أعضاء تعاون Event Horizon Telescope بالتحقيق فيما إذا كان M87 * لم يكن في الواقع ثقبًا دوديًا لأن الصورة التي يمكن الحصول عليها ليست هي نفسها اعتمادًا على أي منها. في وجود ثقب أسود من نوع Kerr أو كائن بخصائص الثقب الدودي. يبدو أنه في حالة M87 * .

 هذا الاحتمال الأخير غير مرجح كما أوضحت كاتي بومان في ندوتها في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ،اليوم ، حدد باحثان ، ديجان ستويكوفيتش من جامعة بوفالو (الولايات المتحدة الأمريكية) ودي تشانغ داي من جامعة يانغتشو ، طريقة أخرى لمحاولة اكتشاف ما إذا كان الثقب الأسود هو ثقب دودي في الواقع. المقالة حول هذا، أننا يمكن أن تتشاور متاحة بحرية على أرخايف ، ونشرت في مجلة محترمة الاستعراض الجسدي D .

الفكرة الأساسية سهلة الفهم. إذا كان الثقب الأسود الهائل مثل Sgr A * هو في الواقع ثقب دودي ، فإنه يوجه مجال الجاذبية للأجسام عند أحد مداخله لجعله يخرج من الآخر. يجب أن يحدث هذا سواء كان طرفا الثقب الدودي في كوننا أو أنهما يربطان كونين.ونتيجة لذلك، فإن الاقتراحات من النجوم بالقرب من ساجيتاريوس A *، على سبيل المثال S2 الشهير .

 لن يكون بالضبط كما هو متوقع لأن مجال الجاذبية لن يكون أن وجود ثقب أسود كير ولكن المبلغ من المجالات التي تنتجها الثقب و النجوم القريبة على جانبي الثقب الدودي.في هذا الرسم التخطيطي ، يوجد في المنتصف فمان لثقب دودي محدد على أنهما واحد ، والتي تظهر كتقريب أولي كأفقين لأحداث الثقب الأسود ولكنهما ليسوا كذلك. يربط هذا الثقب الدودي منطقتين من نفس الكون أو كونين.

 إن مجال الجاذبية الذي يمر به نجمان هو في الواقع نتيجة لثقب دودي وكل من هذه النجوم على جانبي الثقب الدودي ، مما يؤدي إلى حركات غير طبيعية إذا لم يكن المرء يعلم أننا في وجود ثقب دودي. © الجمعية الفيزيائية الأمريكية بالطبع ، من خلال اكتشاف مثل هذه الحالات الشاذة في الحركة ، سيظهر السؤال إلى أي مدى يمكن تفسيرها من الفرضيات الأخرى ، على سبيل المثال مع وجود مجموعة من الثقوب السوداء النجمية التي يصعب فهمها. 

اكتشاف قريب من Sgr A * ، والذي سيعدل بلا شك جانب الزمكان حول Sgr A * ، الزمكان الذي لم يعد قياسه ، كما يقول الفيزيائيون ، هو بالضبط نفس الثقب الأسود لـ Kerr.تبقى الحقيقة أنها وسيلة مثيرة للاهتمام للاستكشاف ، فإن اكتشاف وجود الثقوب الدودية ، التي من المحتمل أن تكون مرتبطة بأكوان أخرى بالإضافة إلى ذلك - كما كان يأمل الراحل نيكولاي كارداشيف أن يكون قادرًا على إظهاره مع RadioAstron - سيكون ثورة علمية.

تُظهر هذه المحاكاة مدارات مجموعة صغيرة من النجوم تقع بالقرب من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة درب التبانة. خلال عام 2018 ، مر أحد هذه النجوم ، المسمى S2 ، بالقرب من الثقب الأسود وكان هدفًا لحملة مراقبة مكثفة باستخدام تلسكوبات ESO. يتوافق سلوكها مع تنبؤات نظرية النسبية العامة لأينشتاين - غير متوافقة مع نظرية نيوتن في الجاذبية. © ESO / L. Calçada / spaceengine.org.

ما يجب تذكره

يتم تعريف الثقوب السوداء من خلال وجود أفق الحدث. يتشاركون بعض الخصائص الأخرى مع كائنات لا أفق لها مثل الثقوب الدودية ، والتي تعد أيضًا حلولًا لمعادلات أينشتاين ، وبالتالي يمكنها انتحال صفتها.تتصرف العديد من الأجسام الفيزيائية الفلكية بشكل مقنع مثل الثقوب السوداء ، ولكن لا يوجد دليل قاطع على وجود الأفق ؛ هناك بدائل لهذه الفرضية لكنها ليست ذات مصداقية كبيرة.

يمكن لـ Ligo و Virgo أن يمكنا من التمييز بين الثقوب السوداء والثقوب الدودية من خلال ظاهرة الصدى في موجات الجاذبية المنبعثة أثناء الاصطدام والاندماج بين هذه الأجسام أو حتى عن طريق اكتشاف الأوضاع شبه العادية.توجد استراتيجيات أخرى ، تتمثل إحداها في القياس الدقيق لحركة النجوم حول الثقب الأسود الهائل في مجرة درب التبانة Sgr A *. يمكن للنجوم الموجودة على الجانب الآخر من أحد مداخل الثقب الدودي أن تجعل وجودها محسوسًا بقوة الجاذبية.

لمعرفة اكثر موجات الجاذبية: ثقوب دودية في مركز المجرات؟


ماذا لو كانت الثقوب السوداء عبارة عن ثقوب دودية تربط أكوانًا مختلفة ببعضها البعض؟ هذه الفرضية ، على الرغم من أنها ليست ذات مصداقية كبيرة ، تم النظر فيها لسنوات ، لا سيما فيما يتعلق بالثقوب السوداء الهائلة في قلب المجرات . يمكن لظاهرة الصدى في موجات الجاذبية أن تخبرنا بالمزيد.تشير العديد من الملاحظات الفيزيائية الفلكية إلى أن بعض الأجسام تتصرف بشكل جيد وفقًا لنظرية الثقوب السوداء.

 ه=ه الثقوب التي تطورت خلال عصرها الذهبي ، أي تقريبًا ، من عام 1963 إلى عام 1973 ، أي الاكتشاف من مقياس كير للثقوب السوداء الدوارة. إلى إشعاع هوكينغ .تدعم الملاحظات ، على وجه الخصوص ، وجود أفق حدث لبعض الأجسام المدمجة التي تدعي لقب الثقب الأسود. ومع ذلك ، فإن وجود هذا الأفق هو في الواقع الذي يحدد الثقب الأسود رياضيًا وفيزيائيًا ولا يمكن العثور عليه بأي حال من الأحوال تحت هذا الأفق ، سواء كان هناك تفرد في الزمكان أم لا.

ومع ذلك ، فإن الصرامة تتطلب إثبات وجود هذا الأفق من خلال الملاحظات ، والتي يمكن أن تساعد في إجراء دراسة موجات الجاذبية الناتجة عن اصطدام الأجسام التي يعتبرها المرء حتى يثبت عكس ذلك ثقوبًا سوداء. كما أظهر ثيبولت دامور وسيرجي سولودوخين منذ أكثر من عشر سنوات ، اتضح أن فيزياء الثقوب الدودية يمكن تقليد العديد من التواقيع لفيزياء الثقوب السوداء في الفيزياء الفلكية.

جاء هذا الاكتشاف ليعطي ، في ذلك الوقت ، مزيدًا من الشرعية للأفكار التي تم تطويرها واستكشافها لفترة من الوقت الآن ، وهي الثقوب السوداء الهائلة في قلب المجرات ، والتي كانت على وجه الخصوص ، في الماضي من الكون ، النجوم الزائفة. ، هي في الواقع ثقوب دودية تربط بين أكوان أخرى أو أجزاء من كوننا.

النجوم الزائفة: ثقوب سوداء أم ثقوب دودية؟

وهكذا ، في كتاب علم الوحوش للنجوم النسبية الذي بدأ استكشافه بجدية في أوائل الستينيات لتفسير وجود الكوازارات ، اقترح بعض الباحثين المشهورين ، مثل إيغور نوفيكوف ويوفال نئمان ، أن هذه النجوم الزائفة هي في الواقع ثقوب بيضاء. ، وتسمى أيضًا "النوافير البيضاء".وهذا يعني أنهم كانوا إما من مناطق الكون الذي توسع في وقت الانفجارالكبير قد تأخر(متخلفة الأساسية فرضية).

 أو على وجه التحديد الطرف الآخر من الثقوب. إخراجها دون عودة محتملة ل مسألة كانت قد استوعبت في شكل الثقوب السوداء ، أيضًا بدون عودة محتملة ، في جزء آخر من الكون أو حتى في كون آخر (من الناحية الفنية ، يمكن رؤية الثقوب البيضاء على أنها ثقوب سوداء مع انعكاس اتجاه تدفق الوقت ، وبالتالي كائنات لا يمكن لأي شيء فيها نحيف).اليوم ، أعلن فريق دولي من علماء الفيزياء النسبية ، بما في ذلك بابلو بوينو ، وبابلو أ.كانو ، وتوماس هيرتوج الشهير .

 وجميع الأعضاء الثلاثة في جامعة لوفان (بلجيكا) ، جنبًا إلى جنب مع زميلين آخرين ، أنهم دفعوا عمل الدامور. و Solodukhin عدة درجات أخرى ، كما شرحوا في مقال متوفر على arXiv . كما تم اقتراحه أعلاه ، في دراسة موجات الجاذبية التي يمكن أن تنتج هذه الأجسام تظهر خصائص مختلفة عن تلك الموجودة في الثقوب السوداء الحقيقية ، مما يوفر وسيلة لفصل النظريتين ، ومن المحتمل أن يكون ذلك بالفعل مع كاشفات Ligo و Virgo .

عندما يصطدم ثقبان أسودان ، يندمجان ويكون الجسم الناتج في حد ذاته ثقبًا أسودًا يكون أفق الحدث فيه وعرًا ، وتهيج بواسطة اهتزازات عنيفة تسمى "الأوضاع شبه الطبيعية" ، مثل الجرس المضروب الذي يصدر صدى. تنتج هذه الأنماط موجات الجاذبية التي تنقل اهتياج الأفق للسماح لها بأن تصبح تلك الموصوفة في حل كير لمعادلات أينشتاين ، وهذا يعني أن المقياس المتري الذي يحدد الزمكان لثقب أسود بدون شحنة ودوران تعسفي (لذلك) يحتوي على الحالة الخاصة ، بدون دوران ، لمحلول شوارزشيلد).

موجات الجاذبية "محاصرة" بين حاجزين

أظهر دامور وسولودوخين أن ثقب شوارزشيلد الدودي يمكن للأسف أن يمر لثقب شوارزشيلد الأسود. ومع ذلك ، في هذه الحالة وتعميمها على ثقب دودي كير ، أظهر هيرتوج وزملاؤه ظهور ظاهرة جديدة ، نوع من صدى موجات الجاذبية المنبعثة من اندماج ثقبين من الدودة. إن اكتشاف هذه الظاهرة ، التي تنتج موجات ذات طيف دقيق للغاية ، سيؤكد لنا بعد ذلك وجود هذه الثقوب الدودية ، ربما على وجه التحديد في قلب المجرات مثل درب التبانة .

وربما أيضًا فتح نافذة. ملاحظة على كون متعدد ، كما اقترح إيغور نوفيكوف وزملاؤه في مقال تحدث عنه فوتورا منذ حوالي عشر سنوات (انظر المقال أدناه).تم بالفعل ملاحظة ظاهرة الصدى هذه نظريًا في العديد من نماذج الأجسام الغريبة دون أفق للأحداث المتقدمة كبدائل (غير موثوقة بشكل عام) للثقوب السوداء ، مثل Gravastars ، وقبل كل شيء ، في السنوات الأخيرة ، نماذج تقدم نوعًا من " جدار الحماية " لحل مفارقة تتعلق بنظرية المعلومات الكمومية مع الثقوب السوداء.

من الناحية العملية ، فإن هذا يرقى إلى اعتبار الأشياء ذات نوع من الصدفة التي لا يمكن اختراقها والتي تظهر منها موجات الجاذبية والتي تنعكس في اتجاه هذه القشرة بسبب وجود نوع من الحاجز في الزمكان حول الأخير (تقنيًا ، بالنسبة للأسود الثقب ، وهو حاجز محتمل ناتج بشكل خاص عن طريق دورانه) والذي يتصرف مثل لوحة شبه شفافة في البصريات (ينتقل جزء من الموجة الساقطة على اللوحة ، والآخر مدروس).

جزء من موجات الجاذبية يرتد عدة مرات بين الغلاف والحاجز الفعال قبل الهروب ، وهذا يعطي بالفعل ظاهرة يمكن اعتبارها مكافئة لصدى الصوت. وقد بذلت محاولات بالفعل للبحث عن توقيعات هذه الظاهرة في بيانات Ligo و Virgo ، ولكن دون جدوى حتى الآن. لكننا ما زلنا في البداية فقط لفيزياء الجاذبية الفلكية.

الثقوب الدودية في مركز المجرات؟

لقد حلم الخيال العلمي به وربما يكون قد فعل ذلك! هذه النظرية ، المجنونة بما يكفي لتكون صحيحة في كلمات نيلز بور ، تم اقتراحها للتو من قبل إيغور نوفيكوف وزملاؤه إن إس كارداشيف ، المشهور بعمله في علم الفلك الراديوي و AA Shatskiy.بادئ ذي بدء ، من هو إيغور نوفيكوف؟ هذا هو أفضل خبراء الفيزياء الفلكية النسبية وكبير المتعاونين السابق زيلدوفيتش ، وربما أعظم عالم الكونيات في القرن العشرين

والآن ما الذي يقدمه في هذه المطبوعة التمهيدية الأخيرة على Arxiv مع زميله الشهير نيكولاي كارداشوف؟أولاً ، يمكن أن توجد تلك الثقوب الدودية التي يمكن عبورها ، هذه المرة بكمية صغيرة عشوائية من الطاقة الغريبة السلبية ، إذا كان لديها شحنة مغناطيسية ، وبالتالي مجال مغناطيسي شعاعي. في حد ذاته ، إنها بالفعل نتيجة مذهلة إلى حد ما أن مثل هذا الحل لمعادلات أينشتاين موجود بالفعل ، ولكن حيث يصبح من المثير للاهتمام أنه في سياق النماذج التضخمية .

 وعلى وجه الخصوص تلك الخاصة بالتضخم الفوضوي في ليند ، يمكن إنتاجها بكميات كبيرة في بدايات الكون وتوجد بثبات لفترة طويلة !نيكولاي كارداتشيف ، المولود في 25 أبريل 1932 ، عالم فلك راديو روسي مشهور بمقياسه. هذا الأخير يصنف حضارات الكون وفقًا لاستهلاكها للطاقة. © الأكاديمية الروسية للعلوم يمكن أن تشكل هذه الثقوب الدودية المغناطيسية ، المعرضة للانهيار مكونة ثقوبًا سوداء ، جزءًا من الأجسام الفيزيائية الفلكية من حولنا. 

لذلك يقترح مؤلفو المقال أن نوى معينة نشطة للمجرات ( AGNs ) ستكون في الواقع حفريات بالضبط من الوقت الذي تم فيه إنشاء هذه الثقوب الدودية في اللحظات الأولى من الكون ، فيما يتعلق على الأرجح بالتقلبات في المجال القياسي المسؤول عن التضخم. أو بسبب عملية الجاذبية الكمومية .في ظل التضخم الفوضوي ، لن يكون هناك فقط ثقوب دودية تربط مناطق مختلفة في كوننا ولكن أيضًا بين مناطق أخرى من الكون المتعدد. 

هذا من شأنه أن يجعل من الممكن ، كما يشير المؤلفون ، الحصول على بيانات رصدية حول هذه الأكوان الافتراضية الأخرى وربما حتى اختبار نظريات علميًا مثل نظريات المناظر الطبيعية في إطار نظرية الأوتار . في الواقع ، سيكون هناك توقيع محدد في النفاثات النسبية المرتبطة بنوى المجرات النشطة (AGN) إذا كانت هذه في بعض الحالات أبوابًا لمناطق أخرى من الكون المتعدد ، أو ببساطة لنا.

والأفضل من ذلك ، يتحدث نوفيكوف وزملاؤه عن مرشح مُلاحظ بالفعل للنواة المجرية النشطة والذي ربما يمكن أن يدعي لقب الثقب الدودي المغناطيسي ، وهو الكوازار QO9576-561! ،أكثر من أي وقت مضى الحادي عشر وعود قرن ليكون وقتا يحتمل أن تكون غير عادية لمعرفتنا الكون.

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. وشكرا على التعليق