Sam Şoltis, Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mənbə: Şəkil redaksiya heyəti tərəfindən illüstrativ məqsədlər üçün süni intellektdən istifadə etməklə yaradılıb.

İki qara dəlik bir-birinin ətrafında fırlandıqda, onlar sonda içəri doğru spiral şəklində hərəkət edir və kainatın ən şiddətli hadisələrindən birində toqquşurlar. Hadisə o qədər enerjilidir ki, ətrafındakı kainatı əhəmiyyətli dərəcədə təhrif edir. O, milyardlarla işıq ili uzaqlıqda yarandıqda belə, Yer kürəsində dəqiq cihazlarla aşkar edilə biləcək qədər güclü olan cazibə dalğaları – fəza-zaman quruluşundakı dalğalanmalar yayır.

Bu cazibə dalğaları, fiziklərin birləşmə nəticəsində yaranan yeni, daha böyük qara dəliyin ölçüsünü proqnozlaşdırmaq üçün istifadə etdikləri hadisə haqqında məlumat daşıyır – qalıq adlanır. Lakin dəqiq proqnozlar əvvəlcə Eynşteyn tərəfindən ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin bir hissəsi olaraq hazırlanmış və həll edilməsi üçün superkompüterlərin tələb etdiyi mürəkkəb tənlikləri əhatə edir.

İndi Penn State Universitetinin fiziklərinin rəhbərlik etdiyi bir qrup tədqiqatçı, bu mürəkkəb tənliklərdə olan fizikanın daha dərindən başa düşülməsinə işarə edən daha sadə bir yolun ola biləcəyini göstərdi.

Tədqiqatı təsvir edən bir məqalə Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .

Termodinamikanın mənzərəyə gətirilməsi

Penn Dövlət Eberli Elm Kollecinin fizika üzrə doktoranturadan sonrakı alimi və məqalənin ilk müəllifi Monika Rinkon-Ramirez bildirib ki, “Qoşulmadan sonrakı son qara dəlik zəng kimi çalır və yalnız iki rəqəmlə – son kütləsi və spini ilə təsvir edilən sakit, sabit bir vəziyyətə düşənə qədər daha çox cazibə dalğaları yayır”.

“Sualımız budur: Termodinamikanın arqumentlərindən istifadə edərək son vəziyyətin necə görünəcəyini təxmin edə bilərikmi?”

Termodinamika, mühərriklərdəki qazlardan və atmosferdəki qazlardan tutmuş yemək bişirmə kimi gündəlik fəaliyyətlərə qədər bir çox qarşılıqlı təsir göstərən hissəcikləri ehtiva edən sistemlərin makroskopik davranışını enerji, istilik və entropiya kimi kəmiyyətlərin necə təyin etdiyini öyrənən fizikanın bir qoludur.

Digər tərəfdən, ümumi nisbilik nəzəriyyəsi cazibə qüvvəsini fəza-zamanın həndəsəsi vasitəsilə təsvir edir və buna görə də əsasən astronomik müşahidələri təsvir etmək üçün lazımdır. Stiven Hokinq qara dəliklərin enerji şüalandıra biləcəyini göstərməzdən əvvəl, onların ümumiyyətlə termodinamika sahəsindən kənarda qaldığına inanılırdı.

Penn State Universitetinin başqa bir son tədqiqatı, Hokinqin qara dəlik mexanikası formulunun məhdudiyyətini aradan qaldıraraq, onu əmələ gələn, birləşən və buxarlanan dinamik qara dəliklərə tətbiq etməyə imkan verdi.

“Termodinamikanın konsepsiyaları və qanunları qazlar kimi bir çox hissəcikdən ibarət sistemlərə aiddir”, – deyə Missisipi Universitetinin doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı, 2011-ci ildə Penn State Universitetində fizika üzrə doktorluq dərəcəsi almış və məqalənin müəllifi Neytan K. Conson-MakDeniel bildirib.

“Adətən, biz hər molekulun nə etdiyini deyil, bu qazların qaba dənəli xüsusiyyətlərini proqnozlaşdırmaqla maraqlanırıq. Digər tərəfdən, qara dəliklər ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin deterministik tənlikləri ilə təsvir olunur və görünür, qazlarla heç bir əlaqəsi yoxdur. Lakin 1970-ci illərdən başlayaraq aparıcı fiziklər qara dəliklərin xüsusiyyətləri ilə qazların xüsusiyyətləri arasında maraqlı bir paralel tapdılar. Biz bu analojiyanı ikili qara dəlik sistemlərinə də şamil etmək istədik.”

Entropiya qalığı göstərir

Yeni iş göstərir ki, cazibə dalğaları tərəfindən aparılan enerji və bucaq impulsu – sistemin fırlanma hərəkətinin ölçüsü – düzgün şəkildə nəzərə alındıqdan sonra, son qara dəlik entropiyanı maksimum dərəcədə artıran, sistemdə təsadüfiliyin ölçüsü olan və kainatın nizamlı vəziyyətdən xaos vəziyyətinə keçməsinin təbii meylini izləyən vəziyyət kimi görünür.

Penn State Universitetində astronomiya və astrofizika üzrə doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı və məqalənin müəllifi Vayşak Prasad deyib: “Entropiya mahiyyət etibarilə nizamsızlığın, daha dəqiq desək, bir şeyin neçə yolla təşkil edilə biləcəyinin ölçüsüdür”.

“Dağınıq bir otaqda yüksək entropiya var – əşyaların ətrafa səpələnməsinin saysız-hesabsız yolu var. Mükəmməl səliqəli bir otaqda aşağı entropiya var – yalnız bir neçə tənzimləmə ‘səliqəli’ hesab olunur. Təbiət sadəcə daha çox olduğu üçün yüksək entropiya vəziyyətlərinə doğru meyl edir. Nəticələrimiz qara dəlik birləşmələrinin də oxşar bir şey etdiyini göstərir.”

Komanda, adi termodinamikaya heyrətamiz dərəcədə bənzəyən “qara dəlik birləşmələri üçün maksimum entropiya fərziyyəsi” adlandırdıqları bir şeyi inkişaf etdirdi.

Penn State Universitetinin fizika professoru və məqalənin müəllifi Eugenio Bianki bildirib ki, “İki isti qaz təmasda olduqda, birləşmiş qazın son vəziyyətini müəyyən etmək üçün qazlardakı molekulların hər mikroskopik qarşılıqlı təsirini izləməyə ehtiyac yoxdur. Entropiyanı maksimum dərəcədə artırmaq, digər fiziki qanunları nəzərə alaraq nəticəni proqnozlaşdırır.”

Komandanın yeni fərziyyəsi, qara dəlik birləşmələrini əlaqəli bir prinsipin idarə edə biləcəyini göstərir.

Rincon-Ramirez bildirib ki, “Mərkəzi tapıntı, birləşən qara dəliklərin təkamül edən kütləsi və bucaq impulsunun hipotetik fırlanan qara dəlik qalıqları ardıcıllığına necə uyğunlaşdığını öyrənməkdən irəli gəlib”.

“Qeyd edək ki, bu ardıcıllığın entropiyasının ədədi nisbilik simulyasiyaları ilə müstəqil şəkildə proqnozlaşdırılan faktiki son qalığın kütlə və bucaq impulsuna olduqca yaxın dəyərlərdə maksimuma çatdığını müşahidə edirik. Uyğunluq bir neçə faiz daxilindədir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Birləşmənin nəyi xatırladığı görünür

Tədqiqatçılar bildiriblər ki, iki qara dəlik toqquşub tək bir qara dəlik əmələ gətirmək üçün birləşdikdə, geridə qalan qalıq qara dəlik, kütləsi və fırlanması istisna olmaqla, toqquşma ilə bağlı demək olar ki, hər şeyi “unudur”.

“Biz aşkar etdik ki, onun yadda saxladığı şeyi təsvir etməyin ən təbii yolu termodinamik anlayışlardan istifadə etməklə izah edilə bilər”, – deyə tədqiqat qrupunun rəhbəri, Penn Dövlət Eberli Elm Kollecinin Elsbach Fizika professoru və astronomiya və astrofizika professoru BS Sathyaprakash bildirib.

“Bu iş cazibə qüvvəsi, qara dəlik fizikası və termodinamikanın kəsişməsində qara dəlik mexanikası və termodinamikanın müəyyən edilmiş qanunlarından kənara çıxan və potensial transformativ bir sual doğuran təəccüblü bir ehtimalı araşdırır: Entropiyanın maksimumlaşdırılması qara dəlik qarşılıqlı təsirlərini daha ümumi şəkildə idarə edən fundamental təşkilatlanma prinsipi ola bilərmi?”

Rincon-Ramirez, Johnson-McDaniel, Prasad, Bianchi və Sathyaprakash ilə yanaşı, tədqiqat qrupuna Kaliforniya Universitetinin Berkeley filialının doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı və 2025-ci ildə Penn State Universitetində fizika üzrə doktorluq dərəcəsi almış İş Gupta da daxil idi.

Nəşr detalları

Monika Rinkon-Ramirez və digərləri, Qara Dəlik Birləşməsi üçün Maksimum Entropiya Fərziyyəsi, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/hvp6-ydbq

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

TermodinamikaAstronomik qara dəliklərQravitasiya və astrofizikada ədədi simulyasiyalarQravitasiya dalğaları

Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilir