অত্যন্ত দ্রুত ঘূর্ণায়মান ব্ল্যাক হোল দুটি ভাগে বিভক্ত হতে পারে

ব্ল্যাক হোলকে মহাবিশ্বের সহজতম বস্তু হিসেবে বিবেচনা করা হয়। আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব অনুসারে, এগুলিকে কয়েকটি পরিমাণ দ্বারা সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করা যেতে পারে, প্রাথমিকভাবে ভর এবং কৌণিক ভরবেগ। 2015 সাল থেকে, LIGO এবং Virgo-এর মতো ডিটেক্টর নিয়মিতভাবে দুটি ব্ল্যাক হোলের সবচেয়ে শক্তিশালী একত্রীকরণ সহ এই জাতীয় দুটি বস্তুর সংঘর্ষের কারণে স্থান-কালের ধাক্কা রেকর্ড করেছে। বিপরীত প্রক্রিয়া, অর্থাৎ ব্ল্যাক হোলের বিভাজন, এর আগে কখনও দেখা যায়নি।

ফরাসি গবেষণা কেন্দ্র CNRS এবং Sorbonne Université-এর Giacomo Cacciapaglia, Naples Federico II এবং Southern Denmark University থেকে Francesco Sannino এবং Odense থেকে Manuel Del Piano এবং Vania Vellucci তাই পদ্ধতিগতভাবে তদন্ত করেছেন কোন শারীরিক আইন এই ধরনের বিভাজনকে বাধা দেয় এবং কোন পরিস্থিতিতে এটি সম্ভব হতে পারে। তাদের গবেষণাটি ফিজিক্যাল রিভিউ ডি জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল।

কেন ব্ল্যাক হোল সাধারণত ক্ষয় হয় না

প্রধান বাধা তাপগতিবিদ্যা থেকে আসে. একটি ব্ল্যাক হোলের এনট্রপি রয়েছে, একটি পরিমাপ কতগুলি মাইক্রোস্কোপিক উপায়ে একটি সিস্টেমকে বাইরে থেকে আলাদা না দেখে তৈরি করা যেতে পারে। জ্যাকব বেকেনস্টাইন এবং স্টিফেন হকিং-এর মতে, এই এনট্রপি ঘটনা দিগন্তের ক্ষেত্রফলের সমানুপাতিক, সেই সীমানা যার বাইরে আলোও পালাতে পারে না। হকিং এর এলাকা উপপাদ্য বলে যে মোট দিগন্ত এলাকা ধ্রুপদী প্রক্রিয়ায় ছোট হতে পারে না।

ঠিক এই কারণেই একটি সাধারণ, অ-ঘূর্ণনশীল ব্ল্যাক হোলের বিভাজন ব্যর্থ হয়। কারণ দিগন্তের ক্ষেত্রফল ভরের বর্গক্ষেত্রের সাথে বৃদ্ধি পায়, দুটি ছোট ব্ল্যাক হোলের একসাথে একটি ছোট ক্ষেত্রফল থাকবে এবং তাই মূলটির চেয়ে কম এনট্রপি হবে। দুটি অর্ধেক, প্রতিটি অর্ধেক ভর সহ, শুধুমাত্র অর্ধেক মূল এলাকা কভার করবে। এই ধরনের ক্ষয় এনট্রপি হ্রাস করবে এবং তাই অসম্ভব। “আমাদের গবেষণায়, আমরা তদন্ত করি কোন ভৌত আইনগুলি সাধারণত একটি ব্ল্যাক হোলকে দুই ভাগে বিভক্ত হতে বাধা দেয়,” স্যানিনো বলেছেন, তার বিশ্ববিদ্যালয়ের বিবৃতি অনুসারে। “কিছু নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে বিভক্ত হতে পারে কিনা তাও আমরা তদন্ত করছি।”

এটা এখন দেখা গেছে যে এলাকা উপপাদ্য আসলে প্রযোজ্য। ব্ল্যাক হোল একত্রিত করা থেকে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সংকেতগুলির মূল্যায়ন দেখায় যে ফলস্বরূপ ব্ল্যাক হোলের দুটি মূল বস্তুর মিলিত হওয়ার চেয়ে একটি বড় দিগন্ত ক্ষেত্র রয়েছে। লেখক স্পষ্টভাবে তাদের কাজ এই নিশ্চিতকরণ উল্লেখ করুন.

পিছনের দরজা হিসাবে দ্রুত ঘোরানো কালো গর্ত

ঘূর্ণনশীল ব্ল্যাক হোলের ক্ষেত্রে পরিস্থিতি ভিন্ন, যাকে পদার্থবিজ্ঞানীরা নিউজিল্যান্ডের গণিতবিদ রয় কেরের পরে কের হোল বলে। তাদের সাথে, দিগন্ত অঞ্চলটি কেবল ভরের উপর নয়, কৌণিক ভরবেগের উপরও নির্ভর করে। একটি দ্রুত ঘূর্ণায়মান ব্ল্যাক হোলের তুলনামূলকভাবে ছোট দিগন্ত এলাকা থাকে। যদি এটি দুটি ধীর ঘূর্ণায়মান অংশে বিভক্ত হয়, তবে তাদের সাধারণ ক্ষেত্রটি আরও বড় হতে পারে। এনট্রপি তখন কমবে না এবং থার্মোডাইনামিক নিষেধাজ্ঞা আর প্রযোজ্য হবে না।

কিন্তু বিলের একটি দ্বিতীয় অংশ আছে। দুটি খণ্ডকে অবিলম্বে আবার ভেঙে পড়ার পরিবর্তে একে অপরের থেকে আলাদা করতে সক্ষম হতে হবে। এটি করার জন্য, শক্তি এবং কৌণিক ভরবেগ বিতরণ করা আবশ্যক যাতে অংশগুলি পর্যাপ্ত গতিতে উড়ে যায়। “যদি আমরা এই শর্তটি অন্তর্ভুক্ত করি, উইন্ডোটি আবার বন্ধ হয়ে যায়, সম্ভবত ব্ল্যাক হোলগুলি ছাড়া যা তাদের সর্বাধিক সম্ভাব্য ঘূর্ণন হারের কাছাকাছি ঘোরে,” সানিনো ব্যাখ্যা করেন। প্রতিটি ব্ল্যাক হোলের একটি উচ্চ সীমা রয়েছে। যদি এটি দ্রুত ঘোরানো হত, তবে এর দিগন্ত অদৃশ্য হয়ে যেত, যাকে আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুমতি দেয় না যেমনটি আমরা আজ বুঝি। একটি বিভাজন শুধুমাত্র এই সীমার কাছাকাছি অনুমেয়।

এই ধরনের পরিস্থিতি সম্পূর্ণ অযৌক্তিক নয়। মহাবিশ্বের অনেক ব্ল্যাক হোল খুব দ্রুত ঘোরে, যার মধ্যে রয়েছে মিল্কিওয়ের কেন্দ্রে অবস্থিত ব্ল্যাক হোল, পরিমাপ অনুযায়ী। কোন ব্ল্যাক হোল আসলেই অধ্যয়নের শর্ত পূরণের জন্য সর্বাধিক ঘূর্ণনের যথেষ্ট কাছাকাছি আসে কিনা তা একটি উন্মুক্ত প্রশ্ন থেকে যায়।

কেন প্যান্টের প্রতিচ্ছবি তৈরি হয়

অধ্যয়নের অস্বাভাবিক শিরোনামটি একটি ট্রাউজার টপোলজির কথা বলে। পদার্থবিদরা স্থান এবং সময়ের একটি আকৃতি হিসাবে একটি ঘটনা দিগন্তের বিবর্তন উপস্থাপন করতে পছন্দ করেন। একটি একক ব্ল্যাক হোল এটিতে একটি টিউবের মতো প্রদর্শিত হয় যা সময় অক্ষ বরাবর প্রসারিত হয়। যদি এটি বিভক্ত হয়, এই টিউবটি দুটি টিউবে শাখা হয়, একটি কোমরবন্ধের মতো যা দুটি ট্রাউজার পায়ে মিশে যায়। দুটি ব্ল্যাক হোল একত্রিত হওয়ার ফলে একই আকৃতি পাওয়া যায়, শুধুমাত্র সময়ে বিপরীত দিকে।

প্রযুক্তিগত পরিভাষায়, লেখকরা জিজ্ঞাসা করেন কখন একটি ব্ল্যাক হোল প্যান্ট পরতে পারে। জিভ-ইন-চিক চিত্রের পিছনে রয়েছে মহাকর্ষীয় পদার্থবিদ্যার একটি গুরুতর প্রশ্ন, কারণ একটি বিভাজন দেখাবে যে ব্ল্যাক হোলগুলি ক্লাসিক্যাল তত্ত্বের পরামর্শের চেয়ে কম অনমনীয়।

আরো সুযোগ সহ বহিরাগত বৈকল্পিক

আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের বাইরে যাওয়া তত্ত্বগুলিতে সুযোগটি উল্লেখযোগ্যভাবে বড় হয়ে যায়। লেখকরা প্রথমে অতিরিক্ত স্থানিক মাত্রা সহ মডেলগুলি বিবেচনা করেন, যেমন স্ট্রিং তত্ত্ব দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়। নলাকার, ব্ল্যাক হোল-সদৃশ বস্তুগুলি সেখানে পরিচিত, তথাকথিত কালো স্ট্রিং, যা গ্রেগরি-লাফ্লামের অস্থিরতার কারণে বিচ্ছিন্ন হতে পারে, যেমন জলের একটি জেট পৃথক ফোঁটায় বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। তারা মাধ্যাকর্ষণ মডেলগুলিও পরীক্ষা করে যেখানে এনট্রপি, দিগন্তের আকার এবং ভর শাস্ত্রীয় তত্ত্বের তুলনায় ভিন্নভাবে সম্পর্কিত, সেইসাথে বাহ্যিক ক্ষেত্রগুলির দ্বারা সৃষ্ট দিগন্তে বাম্প বা ঘূর্ণি রয়েছে।

এই সমস্ত ক্ষেত্রে, ছোট ছোট টুকরোগুলিকে বিভক্ত করা এনট্রপি দৃষ্টিকোণ থেকে উপকারী হতে পারে, বিশেষ করে যদি ফলস্বরূপ ব্ল্যাক হোলগুলির একটি অন্যটির চেয়ে অনেক ছোট হয়। এটি আসলে ঘটবে কিনা তা নির্ভর করে আসল ব্ল্যাক হোল কীভাবে চলে এবং ঘোরে। এনট্রপি ব্যালেন্স একটি প্রয়োজনীয় কিন্তু পর্যাপ্ত শর্ত নয়। তাত্ত্বিকরা বর্তমানে অন্যত্র অনুরূপ সীমারেখার ক্ষেত্রে তদন্ত করছেন, উদাহরণস্বরূপ এমন একটি দৃশ্যে যেখানে সংঘর্ষের ওয়ার্মহোল একটি ব্ল্যাক হোলকে সঙ্কুচিত করতে পারে। এই ধরনের কাজের মধ্যে যা মিল রয়েছে তা হল পাঠ্যপুস্তকের চেয়ে ব্ল্যাক হোলগুলি বেশি মোবাইল দেখায়।

কিভাবে একটি বিভক্তি প্রমাণিত হতে পারে

গবেষকরা এখনও বিভক্ত হওয়ার সম্ভাবনা বলতে পারেন না। “এটি নির্ভর করে কিভাবে মাধ্যাকর্ষণ আইনস্টাইনের তত্ত্বের বাইরে আচরণ করে, এবং এটিই আমরা কাজ করছি,” বলেছেন স্যানিনো। তিনি আশা করেন যে ছোট আদিম ব্ল্যাক হোলগুলি, যা বিগ ব্যাং-এর পরেই তৈরি হতে পারে, ভেঙে পড়া নক্ষত্রগুলির থেকে অনেক বড় ব্ল্যাক হোলগুলির তুলনায় বিদারণের প্রবণতা বেশি। যাইহোক, আদিম ব্ল্যাক হোলের অস্তিত্ব আছে কিনা তা এখনও অপ্রমাণিত।

গবেষকরা পরোক্ষ সনাক্তকরণের জন্য গামা বিকিরণের উপর নির্ভর করেন। হকিংয়ের তত্ত্ব অনুসারে, খুব ছোট টুকরাগুলি দ্রুত বিকিরণ নির্গত করবে এবং বাষ্পীভূত হবে। NASA এর ফার্মি লার্জ এরিয়া টেলিস্কোপের মতো গামা-রে টেলিস্কোপ তাই ব্ল্যাক হোল একত্রিতকরণ থেকে উদ্ভূত ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র অংশ থেকে সংকেত অনুসন্ধান করতে পারে। ততক্ষণ পর্যন্ত, একটি ব্ল্যাক হোলের বিভাজন একটি তাত্ত্বিক সম্ভাবনা থেকে যায়, যার সীমা নতুন অধ্যয়ন আরও বিশদভাবে সংজ্ঞায়িত করে।

শারীরিক পর্যালোচনা D, যখন কালো গর্ত জোড়া-প্যান্ট টপোলজি স্বীকার করে; doi:10.1103/cx69-t466

ইউনিভার্সিটি অফ সাউদার্ন ডেনমার্ক, একটি ব্ল্যাক হোল কি দুই ভাগে বিভক্ত হতে পারে?

এআই সমর্থন দিয়ে নির্মিত