آشکارسازهای نسل بعدی امواج گرانشی می‌توانند پارادوکس معروف سیاه‌چاله را حل کنند
به نظر می‌رسد هیچ‌چیز نمی‌تواند از افق رویداد سیاه‌چاله بگریزد. با این‌حال پژوهشی جدید نشان می‌دهد افق رویداد ممکن است به‌طور مخفیانه اطلاعات را نشت دهد. پژوهشگرها می‌گویند این نشت اطلاعاتی به شکل نشانه‌های ظریفی در امواج گرانشی ظاهر می‌شود و اکنون می‌دانیم چگونه آن‌ها را جستجو کنیم.
استیون هاوکینگ در سال ۱۹۷۶ با کشف خود مبنی بر اینکه سیاه‌چاله‌ها کاملا سیاه نیستند، دنیای اخترفیزیک را تکان داد. او معتقد بود که این اجرام مقادیر ناچیزی از تشعشعات ساطع می‌کنند، به‌طوری‌که پس از مدت زمان کافی می‌توانند به‌طور کامل ناپدید شوند.
اما فرضیه‌ی هاوکینگ باعث به وجودآمدن مسئله‌ی بزرگی شد. هنگامی که سیاه‌چاله‌ها ماده را مصرف می‌کنند، اطلاعات به درون آن‌ها سرازیر می‌شود و دیگر راه گریزی ندارند؛ اما تشعشعات هاوکینگ هیچ اطلاعاتی را با خود حمل نمی‌کنند. پس با ناپدیدشدن سیاه‌چاله چه اتفاقی برای این اطلاعات رخ می‌دهد؟
«پارادوکس اطلاعاتی سیاه‌چاله» به مدت ده‌ها سال پژوهشگرها را سردرگم کرده است و آن‌ها راه‌حل‌های احتمالی متعددی برای این مسئله پیشنهاد داده‌اند. یکی از راهکارها با عنوان غیرمحلی بودن غیرخشونت‌آمیز شناخته می‌شود. در این سناریو، درون سیاه‌چاله‌ها از طریق پدیده‌ای به نام «غیرمحلی بودن کوانتومی» به بیرون آن‌ها وصل است.
در چنین شرایطی، ذرات همبسته وضعیت کوانتومی یکسانی دارند؛ اثری که اینشتین آن را «عمل شبح‌وار از فاصله دور» می‌نامید. این غیرمحلی بودن، غیرخشن است؛ زیرا هیچ چیز پرانرژی مثل انفجار یا ادغام که باعث انتشار امواج گرانشی (نوسان‌های فضازمان به خارج از سیاه‌چاله) می‌شود، وجود ندارد. در عوض، این امواج بر اثر اتصالات کوانتومی بین درون و بیرون سیاه‌چاله تولید می‌شوند.
اگر فرضیه‌ی فوق صحت داشته باشد، فضازمان اطراف سیاه‌چاله دارای آشفتگی‌های کوچکی است که کاملا تصادفی نیستند. در عوض، تغییرات با اطلاعات داخل سیاه‌چاله همبستگی دارند. سپس زمانی که سیاه‌چاله ناپدید می‌شود اطلاعات خارج از آن حفظ می‌شوند و به این ترتیب پارادوکس حل می‌شود.
به‌گزارش لایوساینس، گروهی از پژوهشگران دانشگاه کلتک در مقاله‌ای پیش‌انتشار که هنوز تحت داوری همتا قرار نگرفته است، فرضیه‌ی جذاب یادشده را بررسی کردند تا دریابند چگونه می‌توانیم آن را آزمایش کنیم.
- آیا سیاه‌چاله‌ها منفجر می‌شوند؟ معمای ۵۰ ساله‌ای که فیزیک کوانتوم را به چالش کشید10 فروردین 03مطالعه '5
- چهار نظریه عجیب استیون هاوکینگ که اثبات شدند2 مرداد 00مطالعه '3
پژوهشگرها متوجه شدند که همبستگی‌های کوانتومی غیرمحلی نه‌تنها رد خود را در فضازمان اطراف سیاه‌چاله حک می‌کنند، بلکه همچنین اثر خود را در امواج گرانشی آزادشده هنگام ادغام سیاه‌چاله‌ها به‌جا می‌گذارند. این آثار به شکل نوسان‌هایی کوچک به‌همراه سیگنال موج گرانشی اصلی وجود دارند؛ اما طیف منحصر‌به‌فردی دارند که به‌وضوح آن‌ها را از امواج معمولی متمایز می‌کند.
پژوهشگرها در ادامه برنامه‌ای را برای جداسازی این سیگنال ویژه ارائه کردند. آن‌ها متوجه شدند که آشکارسازهای کنونی موج گرانشی مثل رصدخانه موج گرانشی تداخل‌سنج لیزری (LIGO) و تداخل‌سنج ویرگو، برای تعیین اینکه غیرمحلی بودن غیرخشونت‌آمیز راه‌حل دقیق پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله است، از حساسیت کافی برخوردار نیستند؛ اما ابزارهای نسل بعدی که در حال حاضر در حال طراحی و ساخت هستند، ممکن است قادر به انجام این کار باشند.
گام بعدی پژوهش، ساخت مدل‌های دقیق‌تر برای چگونگی تأثیر غیرمحلی بودن غیرخشونت‌آمیز بر فضازمان اطراف سیاه‌چاله است. با این کار می‌توان پیش‌بینی دقیقی از تغییرات سیگنال‌های موج گرانشی را به دست آورد که درنهایت می‌تواند به حل پارادوکس معروف بینجامد.