Black holes के बारे में प्रसिद्ध स्टीफन हॉकिंग सिद्धांत की पुष्टि हुई

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स्टीफन हॉकिंग के सबसे प्रसिद्ध सिद्धांतो में से एक दो दूर के ब्लैक होल के विलय के कारण अंतरिक्ष-समय में तरंगों का उपयोग करके सही साबित हुआ है।

Black holes, जिसे हॉकिंग ने 1971 में आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत से प्राप्त किया था, में कहा गया है कि Black hole के सतह क्षेत्र के लिए समय के साथ कम होना असंभव है। यह नियम भौतिकविदों के हित में है क्योंकि यह एक अन्य नियम से निकटता से संबंधित है जो एक विशेष दिशा में चलने के लिए समय निर्धारित करता प्रतीत होता है। थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम, जिसमें कहा गया है कि एक बंद प्रणाली की एन्ट्रॉपी, या विकार हमेशा बढ़ना चाहिए। चूँकि एक ब्लैक होल की एन्ट्रापी उसके सतह क्षेत्र के समानुपाती होती है, दोनों को हमेशा बढ़ना चाहिए।

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नए अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं की पुष्टि से लगता है कि Black holes के गुण ब्रह्मांड को नियंत्रित करने वाले छिपे हुए कानूनों के महत्वपूर्ण सुराग हैं। अजीब तरह से, क्षेत्र कानून प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी के सिद्ध प्रमेयों में से एक का खंडन करता प्रतीत होता है। ब्लैक होल को बहुत लंबे समय के पैमाने पर वाष्पित करना चाहिए, इसलिए दो सिद्धांतों के बीच विरोधाभास के स्रोत का पता लगाने से नई भौतिकी का पता चल सकता है।

“एक ब्लैक होल का सतह क्षेत्र कम नहीं किया जा सकता है, जो थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम की तरह है। इसमें द्रव्यमान का संरक्षण भी होता है, क्योंकि आप इसके द्रव्यमान को कम नहीं कर सकते हैं, इसलिए यह ऊर्जा के संरक्षण के समान है,” प्रमुख लेखक मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक खगोल भौतिकीविद् मैक्सिमिलियानो इसि ने लाइव साइंस को बताया। “शुरुआत में लोग ‘वाह, यह एक अच्छा समानांतर’ जैसे थे, लेकिन हमें जल्द ही एहसास हुआ कि यह मौलिक था। ब्लैक होल में एक एन्ट्रॉपी होती है, और यह उनके क्षेत्र के समानुपाती होती है। यह सिर्फ एक अजीब संयोग नहीं है, यह दुनिया के बारे में एक गहरा तथ्य है कि वे प्रकट करते हैं।”

एक ब्लैक होल का सतह क्षेत्र एक गोलाकार सीमा द्वारा निर्धारित होता है जिसे घटना क्षितिज के रूप में जाना जाता है – इस बिंदु से परे कुछ भी नहीं, यहां तक ​​​​कि प्रकाश भी नहीं है, इसके शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से बच सकता है। हॉकिंग की सामान्य सापेक्षता की व्याख्या के अनुसार, जैसे ही ब्लैक होल का सतह क्षेत्र इसके द्रव्यमान के साथ बढ़ता है, और क्योंकि अंदर फेंकी गई कोई भी वस्तु बाहर नहीं निकल सकती है, इसका सतह क्षेत्र कम नहीं हो सकता है। लेकिन एक ब्लैक होल का सतह क्षेत्र जितना अधिक घूमता है उतना ही सिकुड़ता है, इसलिए शोधकर्ताओं ने सोचा कि क्या ब्लैक होल को अपने क्षेत्र को कम करने के लिए पर्याप्त स्पिन करने के लिए किसी वस्तु को इतनी मेहनत से फेंकना संभव होगा।

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“आप इसे और अधिक स्पिन कर देंगे, लेकिन आपके द्वारा अभी जोड़े गए द्रव्यमान को संतुलित करने के लिए पर्याप्त नहीं है,” इसी ने कहा। “आप जो कुछ भी करते हैं, द्रव्यमान और स्पिन इसे बना देगा ताकि आप एक बड़े क्षेत्र के साथ समाप्त हो जाएं।”

इस सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने गुरुत्वाकर्षण तरंगों, या अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने में तरंगों का विश्लेषण किया, जो 1.3 अरब साल पहले दो बीहमोथ ब्लैक होल द्वारा बनाई गई थीं, क्योंकि वे उच्च गति से एक-दूसरे की ओर बढ़ते थे। ये 2015 में एडवांस्ड लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी (LIGO) द्वारा खोजी गई पहली तरंगें थीं, जो 1,864 मील लंबी (3,000 किलोमीटर) लेजर बीम है, जो अंतरिक्ष-समय में थोड़ी सी भी विकृतियों का पता लगाने में सक्षम है कि वे कैसे अपना रास्ता बदलते हैं।

सिग्नल को दो हिस्सों में विभाजित करके – ब्लैक होल के विलय से पहले और बाद में – शोधकर्ताओं ने दो मूल ब्लैक होल और नए संयुक्त दोनों के द्रव्यमान और स्पिन की गणना की। बदले में, इन संख्याओं ने उन्हें टक्कर से पहले और बाद में प्रत्येक ब्लैक होल के सतह क्षेत्र की गणना करने की अनुमति दी।

“जैसे ही वे एक दूसरे के चारों ओर तेजी से और तेजी से घूमते हैं, गुरुत्वाकर्षण तरंगें आयाम में अधिक से अधिक बढ़ जाती हैं जब तक कि वे अंततः एक-दूसरे में डुबकी नहीं लेते – लहरों के इस बड़े विस्फोट को बनाते हुए, ” इस्सी ने कहा। “आपके पास जो बचा है वह एक नया ब्लैक होल है जो इस उत्तेजित अवस्था में है, जिसे आप विश्लेषण करके अध्ययन कर सकते हैं कि यह कैसे कंपन कर रहा है। यह ऐसा है जैसे यदि आप घंटी बजाते हैं, तो विशिष्ट पिच और अवधि जिसके साथ यह बजती है, आपको संरचना बताएगी उस घंटी की, और यह भी कि वह किस चीज से बनी है।”

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नव निर्मित Black hole का सतह क्षेत्र प्रारंभिक दो संयुक्त की तुलना में अधिक था, जो हॉकिंग के क्षेत्र के कानून को 95% से अधिक स्तर के आत्मविश्वास के साथ पुष्टि करता है। शोधकर्ताओं के अनुसार, उनके परिणाम काफी हद तक उनकी अपेक्षा के अनुरूप हैं। सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत – जहां से क्षेत्र का कानून आया है – ब्लैक होल और अन्य बड़े पैमाने की वस्तुओं का वर्णन करने का एक बहुत प्रभावी काम करता है।

हालांकि वास्तविक रहस्य तब शुरू होता है जब हम सामान्य सापेक्षता – बड़ी वस्तुओं के नियमों – को क्वांटम यांत्रिकी – बहुत छोटे के साथ एकीकृत करने का प्रयास करते हैं। अजीब घटनाएं होने लगती हैं, हमारे सभी कठोर और तेज़ नियमों पर कहर बरपाती हैं, और क्षेत्र के कानून को पूरी तरह से तोड़ देती हैं।

ऐसा इसलिए है क्योंकि ब्लैक होल सामान्य सापेक्षता के अनुसार सिकुड़ नहीं सकते, लेकिन क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार वे सिकुड़ सकते हैं। सतह क्षेत्र कानून के पीछे प्रतिष्ठित ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी ने हॉकिंग विकिरण के रूप में जानी जाने वाली एक अवधारणा भी विकसित की – जहां अजीब क्वांटम प्रभावों के माध्यम से ब्लैक होल के किनारों पर कणों का एक कोहरा उत्सर्जित होता है। यह घटना ब्लैक होल को सिकुड़ने की ओर ले जाती है और अंततः, ब्रह्मांड की उम्र की तुलना में कई गुना अधिक समय में वाष्पित हो जाती है। यह वाष्पीकरण समय-समय पर हो सकता है ताकि अल्पावधि में क्षेत्र के कानून का उल्लंघन न हो, लेकिन भौतिकविदों के लिए यह छोटा सा सांत्वना है।

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“सांख्यिकीय रूप से, लंबी अवधि में, कानून का उल्लंघन किया जाता है,” इसि ने कहा। “यह उबलते पानी की तरह है, आप अपने पैन से वाष्पित हो रहे हैं, लेकिन यदि आप केवल अपने आप को इसके अंदर गायब हो रहे पानी को देखने के लिए सीमित करते हैं, तो आप यह कहने के लिए ललचा सकते हैं कि पैन की एन्ट्रॉपी कम हो रही है। भाप को भी ध्यान में रखते हुए, आपकी समग्र एन्ट्रापी बढ़ गई है। ब्लैक होल और हॉकिंग विकिरण के साथ भी ऐसा ही है।”

शोधकर्ताओं का अगला कदम अधिक गुरुत्वाकर्षण तरंगों से प्राप्त डेटा का विश्लेषण करना होगा ताकि गहन अंतर्दृष्टि के लिए ब्लैक होल से प्राप्त किया जा सके।

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