ڪارا سوراخن جي فزڪس وضاحت
هڪ ڪارو سوراخ ڪائنات ۾ سڀ کان وڌيڪ انتهائي شين مان هڪ آهي: خلائي وقت جو هڪ اهڙو علائقو جنهن ۾ ايتري شديد ڪشش ثقل آهي جو ڪجهه به نه - روشني به نه - هڪ خاص نقطي کان ٻاهر نڪري سگهي ٿو. جڏهن ته اهي خلا ۾ "سوراخ" وانگر آواز ڏئي سگهن ٿا، ڪارو سوراخ اصل ۾ خالي جڳهه نه آهن، بلڪه هڪ تمام ننڍڙي حجم ۾ ماس / توانائي جي ڪنسنٽريشن جو نتيجو آهن. جديد فزڪس ۾، ڪارو سوراخ عام اضافيت، ڪوانٽم ميڪينڪس، ۽ خلا ۽ وقت جي اسان جي سمجھ جي جانچ لاءِ قدرتي ليبارٽرين طور ڪم ڪن ٿا.
1. ڪاري سوراخ جي تصور جي شروعات
وڏي ڪشش ثقل وارين شين جو خيال 18 صدي کان شروع ٿيو. بهرحال، فزڪس جي هڪ مضبوط سمجھ صرف تڏهن آئي جڏهن البرٽ آئن اسٽائن 1915 ۾ پنهنجو جنرل ٿيوري آف ريليٽيوٽي تيار ڪيو. جنرل ريليٽيوٽي ۾، ڪشش ثقل کي ڪشش جي هڪ سادي قوت طور نه ڏٺو ويندو آهي، پر ماس ۽ توانائي جي ڪري پيدا ٿيندڙ اسپيس-ٽائيم جي وکر جي طور تي ڏٺو ويندو آهي. جيڪڏهن ڪا شيءِ تمام وڏي ۽ ڳري آهي، ته ان جي چوڌاري اسپيس-ٽائيم جو وکر تمام تيز ٿي ويندو آهي.
1916ع ۾، ڪارل شوارزچائلڊ هڪ غير گردش ڪندڙ گولائي ماس جي صورت ۾ آئن اسٽائن جي مساواتن جو پهريون رياضياتي حل دريافت ڪيو. هن حل هڪ مخصوص ريڊيس جي اڳڪٿي ڪئي جنهن جي اندر، جيڪڏهن هڪ ماس کي شامل ڪيو وڃي، ته هڪ "واقعي افق" ٺهي ويندو. هي تصور بعد ۾ بليڪ هولز جي جديد سمجھ ۾ ارتقا پذير ٿيو.
2. واقعي جو افق: "واپسي نه" جي حد
بليڪ هول جي ڪنجي ايونٽ هورائزن آهي، هڪ خيالي مٿاڇري جيڪا حد کي نشانو بڻائيندي آهي جتي فرار جي رفتار روشني جي رفتار جي برابر آهي. ڪلاسيڪل فزڪس ۾، فرار جي رفتار گهٽ ۾ گهٽ رفتار آهي جنهن تي ڪا شيءِ ڪشش ثقل جي اثر کان بچي سگهي ٿي بغير واپس اندر ڪرڻ جي. ڌرتيءَ تي، اها لڳ ڀڳ 11,2 ڪلوميٽر في سيڪنڊ آهي. تاهم، جيڪڏهن ڪا شيءِ تمام وڏي آهي ۽ ان جو ريڊيس تمام ننڍو آهي، ته ان جي فرار جي رفتار روشني جي رفتار کان وڌي سگهي ٿي.
ڇاڪاڻ ته، خاص ۽ عام اضافيت جي مطابق، روشني معلومات ۽ مادي لاءِ وڌ ۾ وڌ رفتار جي حد آهي، واقعي جي افق مان گذرندڙ ڪا به شيءِ سگنل واپس ٻاهر نه موڪلي سگهي ٿي. اهو ئي سبب آهي جو ڪارا سوراخ "ڪارا" نظر اچن ٿا: داخل ٿيندڙ روشني ٻاهر نه ٿي سگهي ٿي، تنهنڪري ڪابه روشني مبصر ڏانهن واپس نه موٽندي آهي.
رياضي طور تي، هڪ شوارزچائلڊ بليڪ هول لاءِ، ان جي واقعن جي افق جي ريڊيس کي شوارزچائلڊ ريڊيس سڏيو ويندو آهي:
آرₛ = 2 جي ايم / سي²
انسان ۾:
- G ڪشش ثقل مستقل آهي،
- شيءِ جو M ماس،
- ج روشني جي رفتار.
جيترو وڏو ماس هوندو، اوترو ئي وڏو rₛ هوندو. دلچسپ ڳالهه اها آهي ته، ڪارا سوراخ "ننڍا" هجڻ ضروري ناهي؛ سپر ميسيو ڪارا سوراخن ۾ واقعا افق هوندا آهن جيڪي سيارن جي مدار کان به وڏا ٿي سگهن ٿا.
3. اڪانوليٽي: اضافيت جي ماڊل ۾ هڪ انتهائي نقطو
هڪ ڪاري سوراخ جي مرڪز تي، جنرل رليٽيوٽي هڪ سنگولرٽي جي اڳڪٿي ڪري ٿي، هڪ اهڙو علائقو جتي اسپيس ٽائيم جو وکر رياضي طور تي لامحدود ٿي ويندو آهي، ۽ ماس ڊينسٽي لامحدود نظر ايندي آهي. تاهم، ڪيترائي فزڪس دان سنگولرٽي کي هڪ نشاني طور ڏسن ٿا ته نظريو (جنرل رليٽيوٽي) اهڙين انتهائي حالتن لاءِ نامڪمل آهي.
هتي ڪوانٽم گريوٽي جي نظريي جي ضرورت پيدا ٿئي ٿي: جنرل رليٽيوٽي ۽ ڪوانٽم ميڪينڪس جو ميلاپ جيڪو وضاحت ڪري سگهي ٿو ته انتهائي ننڍڙن ۽ توانائي وارن پيمانن تي ڇا ٿئي ٿو. اڄ تائين، سنگلرٽي هڪ ڳُجهو سوال رهي ٿو - ڇا اهي اصل ۾ جسماني طور تي موجود آهن، يا صرف رياضياتي ماڊلز جا نمونا آهن جيڪي انهن جي دائري کان ٻاهر وڌن ٿا.
4. ڪاري سوراخن جا قسم
عام طور تي، ڪارا سوراخ انهن جي ماس ۽ ٺهڻ جي عمل جي بنياد تي فرق ڪيا ويندا آهن.
1. تارن وارو ماس ڪارو سوراخ
هڪ سپرنووا ڌماڪي کان پوءِ هڪ وڏي تاري جي ڪور جي ٽٽڻ سان ٺهيل، انهن جو وزن عام طور تي سج جي وزن کان ڪيترائي کان ڏهه ڀيرا وڌيڪ هوندو آهي.
2. سپر ميسيو بليڪ هول
ڪهڪشائن جي مرڪز تي واقع آهي، جنهن ۾ کير جي واٽ (Sagittarius A) شامل آهي. انهن جو وزن سج جي وزن کان لکين کان اربين ڀيرا وڌيڪ آهي. انهن جي ٺهڻ جي طريقن جو اڃا تائين مطالعو ڪيو پيو وڃي؛ اهي ممڪن طور تي ڪيترن ئي بليڪ هولز جي ضم ٿيڻ ۽ اربين سالن کان مادي جي واڌ ويجهه ذريعي ٿيا آهن.
3. وچولي-ماس ڪارا سوراخ
انهن جي ماس سوين کان وٺي لکين شمسي ماس تائين آهي. انهن جي وجود جا ثبوت وڌي رهيا آهن، پر انهن جي آبادي جو صحيح نقشو نه ٺاهيو ويو آهي.
4. ابتدائي ڪارا سوراخ (فرضي)
اهو سوچيو ويندو آهي ته اهو ابتدائي ڪائنات ۾ انتهائي تيز کثافت جي اتار چڙهاؤ جي ڪري ٺهيو هو. ان جو وجود ثابت نه ٿيو آهي، پر اهو اڪثر ڪري ڪاسمولوجي ۾ بحث ڪيو ويندو آهي ۽ ڊارڪ ميٽر لاءِ اميدوار آهي.
5. ماحول تي ڪاري سوراخن جو اثر: واڌ ۽ ڊسڪون
جيتوڻيڪ ڪارا سوراخ پاڻ روشني نه ٿا خارج ڪن، پر انهن جي چوڌاري ناقابل يقين حد تائين روشن ٿي سگهي ٿو. جيئن گئس ۽ مٽي ڪارا سوراخ ڏانهن ڪرندي آهي، مواد اڪثر ڪري هڪ ايڪريشن ڊسڪ ٺاهيندو آهي. ان جي تيز اسپيرل حرڪت جي ڪري رگڙ ۽ گرمي هن ڊسڪ کي وڏي مقدار ۾ توانائي خارج ڪرڻ جو سبب بڻجندي آهي، خاص طور تي ايڪس ريز جي صورت ۾.
فعال سپر ميسيو بليڪ هولز ۾، ايڪريشن ڊسڪ ڪواسار پيدا ڪري سگهن ٿيون - ڪائنات ۾ ڪجهه روشن ترين شيون. وڌيڪ، ڪجهه بليڪ هولز نسبتي جيٽ خارج ڪن ٿا، تيز توانائي جي ذرڙن جا جيٽ جيڪي بليڪ هول جي قطبن مان روشني جي رفتار سان نڪرندا آهن. اهي جيٽ انٽر اسٽيلر ميڊيم سان لهه وچڙ ۾ اچن ٿا ۽ ڪهڪشائن جي ارتقا تي اثر انداز ٿي سگهن ٿا.
6. هڪ ڪاري سوراخ جي ويجهو وقت جي اضافيت
جنرل رليٽيوٽي جي سڀ کان وڌيڪ دلچسپ اڳڪٿين مان هڪ آهي ڪشش ثقل وقت جي پکيڙ. ڪشش ثقل جو ميدان جيترو مضبوط هوندو، ڪمزور ڪشش ثقل وارن علائقن جي مقابلي ۾ وقت اوترو ئي سست گذرندو (ٻن مبصرن جي وچ ۾ تناسب جي لحاظ کان). واقعا افق جي ويجهو، هي اثر خاص طور تي انتهائي تيز ٿي ويندو آهي.
هڪ دور دراز مبصر لاءِ، هڪ شيءِ جيڪا بليڪ هول ڏانهن ڪري ٿي، اها سست ۽ "جمي" ٿيندي نظر اچي ٿي جيئن اها واقعي جي افق جي ويجهو اچي ٿي، ان جي روشني وڌيڪ ڳاڙهي (ڳاڙهي منتقل) ۽ مدھم ٿيندي وڃي ٿي. جڏهن ته، گرڻ واري شيءِ لاءِ پاڻ (مقامي فريم ۾)، اهو محدود وقت ۾ واقعي جي افق مان گذري ٿو ۽ پوءِ مرڪز ڏانهن جاري رهي ٿو بغير ڪنهن مقامي "وقت جي اسٽاپ" جو تجربو ڪرڻ جي. نقطه نظر ۾ هي فرق تضاد نه آهي، پر خلائي وقت جي نسبتي جوڙجڪ جو نتيجو آهي.
7. هاڪنگ ريڊيئيشن: ڪارا سوراخ "بخار" ٿي سگهن ٿا.
1970 جي ڏهاڪي ۾، اسٽيفن هاڪنگ ڪوانٽم ميڪينڪس جي تصورن کي واقعي جي افق جي ويجهو خلائي وقت سان گڏ ڪيو ۽ دريافت ڪيو ته بليڪ هولز کي حرارتي تابڪاري خارج ڪرڻ گهرجي، جيڪا هاڻي هاڪنگ تابڪاري جي نالي سان مشهور آهي. سادي لفظن ۾، ويڪيوم ۾ ڪوانٽم اتار چڙهاؤ پارٽيڪل-اينٽي پارٽيڪل جوڙو پيدا ڪري سگهي ٿو. جيڪڏهن هڪ بليڪ هول ۾ ڪري ٿو ۽ ٻيو فرار ٿي وڃي ٿو، ته پوءِ هڪ پري مبصر جي نقطه نظر کان، بليڪ هول پارٽيڪل کي خارج ڪري ٿو.
نتيجو حيرت انگيز آهي: ڪارا سوراخ آهستي آهستي ماس وڃائي سگهن ٿا ۽ آخرڪار بخارات بڻجي سگهن ٿا. جڏهن ته، اسٽيلر-ماس يا سپرماسيو ڪارا سوراخن لاءِ، هي بخارات جي شرح تمام ننڍي آهي - اڪثر ڪيسن ۾ ايڪريشن جي عمل کان تمام ننڍي. هاڪنگ تابڪاري خاص طور تي ننڍن (مفروضي) ڪارا سوراخن لاءِ اهم آهي، ڇاڪاڻ ته ڪارا سوراخ جو ماس جيترو ننڍو هوندو، ان جي تابڪاري جو گرمي پد اوترو ئي وڌيڪ هوندو.
8. ڪاري سوراخن جي وجود جا ثبوت
ڇاڪاڻ ته ڪارا سوراخ سڌي طرح روشني نه ٿا خارج ڪن، انهن جي وجود جو ثبوت ڪشش ثقل ۽ چوڌاري مادي مان نڪرندڙ تابڪاري جي اثرن مان ملي ٿو. ثبوت جون ڪجهه مکيه لائينون هي آهن:
- ڪهڪشان جي مرڪز جي چوڌاري تارن جي حرڪت:
Sagittarius A جي ويجهو تارن جي مدارن جو مشاهدو هڪ تمام ننڍڙي، وڏي ماس جي موجودگي کي ظاهر ڪري ٿو، جيڪو هڪ سپر ميسيو بليڪ هول سان مطابقت رکي ٿو.
- بائنري اسٽار سسٽم ۽ ايڪس ري:
جيڪڏهن ڪو تارو ڪنهن تمام وڏي ۽ اڻ ڏٺل شيءِ جي چوڌاري گردش ڪري ٿو ۽ تاري مان مواد ٻاهر نڪري هڪ ايڪريشن ڊسڪ ٺاهي ٿو، ته مضبوط ايڪس ريز ڳولي سگهجن ٿا.
- ڪشش ثقل جون لهرون:
LIGO ۽ Virgo ڊيٽيڪٽرن ڪارا سوراخن کي ملائڻ کان ثقلي لهرن جو مشاهدو ڪيو آهي. اهي سگنل جنرل رليٽيوٽي جي اڳڪٿين سان ملن ٿا.
- بليڪ هول پاڇو تصوير:
ايونٽ هورائزن ٽيلي اسڪوپ (EHT) ڪهڪشان M87 ۾ هڪ بليڪ هول جي "پاڇي" ۽ پوءِ Sagittarius A جي ڪاميابي سان تصوير ڪڍي آهي. جيڪو نظر اچي رهيو آهي اهو بليڪ هول پاڻ نه آهي، پر چوڌاري گرم گئس جي روشني جي خلاف ايونٽ هورائزن جو سليويٽ آهي.
9. کليل سوال: معلومات ۽ ڪوانٽم ڪشش ثقل
ڪارا سوراخ پڻ بنيادي مسئلا پيدا ڪن ٿا، جن مان هڪ معلوماتي تضاد آهي. ڪوانٽم ميڪينڪس ۾، ڪنهن نظام جي حالت بابت معلومات ضايع نه ٿيڻ گهرجي. بهرحال، جيڪڏهن ڪو ڪارا سوراخ ظاهري طور تي بي ترتيب هاڪنگ تابڪاري ذريعي بخارات بڻجي ويندو آهي، ته پوءِ ان معاملي بابت معلومات ڪٿي ويندي جيڪا هڪ ڀيرو اندر آئي هئي؟ هن بحث اسٽرنگ ٿيوري، هولوگرافي، ۽ خيال ۾ ترقي کي تيز ڪيو آهي ته معلومات ڪنهن نه ڪنهن صورت ۾ واقعي جي افق تي محفوظ ٿي سگهي ٿي.
نتيجو
ڪارا سوراخ نه رڳو غير معمولي فلڪياتي شيون آهن، پر جديد فزڪس جي ٻن ٿنڀن جو سنگم پڻ آهن: عام اضافيت ۽ ڪوانٽم ميڪينڪس. واقعن جي افق ۽ وقت جي پکيڙ کان وٺي روشن ايڪريشن ڊسڪ ۽ نازڪ هاڪنگ تابڪاري تائين، ڪارا سوراخ ظاهر ڪن ٿا ته ڪائنات اسان جي نظرين جي حدن تي ڪيئن ڪم ڪري سگهي ٿي. ڪارا سوراخن تي تحقيق ڪشش ثقل جي لهرن، اعليٰ ريزوليوشن دوربينن، ۽ ڪوانٽم ڪشش ثقل جي ترقي جي مشاهدن ذريعي اڳتي وڌي رهي آهي - اميد ڏئي ٿي ته ڪائنات جي سڀ کان وڏي اسرار مان هڪ کي آهستي آهستي بهتر طور تي سمجهي سگهجي ٿو.
