Nazariyotchi fiziklar qora tuynuklar atrofida aylanadigan fotonlarning markaziy halqalarida takrorlanuvchi simmetriya mavjudligini aniqladi, yaʼni tashqi halqalar ichki halqalarning kattalashtirilgan nusxalaridir. Buning uchun olimlar qoʻshni Messye 87 galaktikasidagi qora tuynuk tasvirlarini tahlil qildi. Bu kashfiyot qora tuynuk haqidagi baʼzi maʼlumotlar foton halqalarida yashirinligini tasdiqlaydi va kvant tortishish nazariyasini yaratishga yordam beradi, deya taklif qilmoqda olimlar Classical and Quantum Gravity jurnalida.

Qora tuynuklar atrofida yorugʻlik maydoni hosil boʻlib, u plazma va foton halqalarini oʻz ichiga oladi. Foton halqalari maxsus tuzilishga ega va kuzatuvchi tomon harakatlanishni boshlashdan oldin qora tuynuk atrofida turli xil miqdordagi yarim aylanishlarni amalga oshirgan fotonlardan iborat boʻladi. Halqalarning xususiyatlarini tahlil qilgach, olimlarning qora tuynuk ogʻirligi va burchak ogʻishini yuqori aniqlikda oʻlchashi mumkin boʻladi. Halqalarning markaziy tuzilishi ular orasida mos simmetriya mavjudligini koʻrsatadi. Bu jismlar orasidagi burchaklarni va oʻlchov oʻzgarmasligini saqlaydi. Bunday simmetriyaning mavjudligi qora tuynukning gologramma “egizagi” — qora tuynuk haqidagi barcha maʼlumotlarni oʻz ichiga olgan kvant tizimini izlash nazariyasi va unga maʼlum cheklovlar qoʻyishda katta ahamiyatga ega boʻlishi mumkin.

Baʼzi olimlarning fikricha, qora tuynuk gologramma “egizagi”ning kashf etilishi ularni kvant tortishish nazariyasiga yaqinlashtiradi, bu esa kvant mexanikasi va umumiy nisbiylik nazariyasini bir-biri bilan bogʻlash imkonini beradi. Ushbu taxminga koʻra, qora tuynuk kvant tizimining fazo-vaqt mintaqasidagi gologramma tasviridir. Nazariyaga asosan, u asl tizimning xususiyatlarini takrorlashi, jumladan, simmetriyani saqlab turishi kerak. Bu holat egizakni qidirishni soddalashtirishga imkon beradi.

Endryu Strominjer va uning Xayf universitetidagi hamkasblari foton halqalarining takroriy simmetriyasini va aylanuvchi qora tuynukning kvazi meʼyoriy rejimlari takroriy simmetriyasini aniqladi hamda qora tuynukning gologramma “egizaklari” foton halqalarida yashiringan boʻlishi mumkinligini taxmin qildi. Ayrim olimlarning bunday umumlashtirishga nisbatan tanqidiy munosabatiga qaramay, takroriylikning amaliy kashfiyoti qora tuynuklar fizikasini tushunishda muhim rol oʻynaydi.

Olimlar tahlil uchun 2019-yilda Event Horizon teleskopida olingan Messye 87 galaktikasidagi qora tuynuk soyasining birinchi suratidan foydalandi. Asl radio tasvirida faqat qora tuynuk atrofidagi yorqin hudud koʻrsatilgan. U plazma va foton halqalarini oʻz ichiga oladi. Olimlar kompyuter simulyatsiyalaridan soʻng halqalarni oʻz koʻzi bilan koʻrishga muvaffaq boʻldi. Ichki halqalar xiraroq va ingichka boʻlib, ular qora tuynuk atrofida bir necha marta aylanishlarni amalga oshirgan fotonlar tomonidan hosil qilingan va shunga mos ravishda uning oldingi holati haqida maʼlumotlarni oʻz ichiga oladi.

Dastlab olimlar halqa shaklidagi hududni nazariy jihatdan tahlil qildi va Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasidagi Kerr yechimi asosida aylanuvchi qora tuynuk halqalarining takroriy simmetriyasini asoslab berdi. Keyin ular kuzatuvchining oʻrniga nisbatan optik tasvirni tahlil qildi hamda halqalar haqiqatan ham choʻzilish natijasida bir-biriga oʻtishini aniqladi.

Shuningdek, olimlar tomonidan termal muvozanat buzilgan taqdirda sodir boʻladigan, aylanuvchi qora tuynuk soʻnuvchan tebranishlarining kvazi meʼyoriy rejimlari (Ryuel chastotalari) tahlil qilindi. Kerr oʻlchovidagi tizimning xatti-harakati juda murakkab boʻlgani uchun taxminiy usuldan foydalanilgan va faqat yuqori chastotali tebranishlar hisoblangan. Maʼlum boʻlishicha, ketma-ket kvazi meʼyoriy rejimlar ham takroriy simmetriyaga ega ekan. Bundan tashqari, olimlar geometrik optika yordamida kvazi meʼyoriy rejimlarni hisoblash usulini taklif qildi. Fiziklar qora tuynuk va foton halqalarining takroriy tebranish davriyligi orasidagi mos kelish koʻrsatkichlari teng ekanini aniqladi. Bu foton halqalarida qora tuynukning tebranishlari haqidagi maʼlumotlar borligini anglatadi. Mutaxassislar quyidagi tushuntirishni taklif qildi: jism qora tuynuk ichiga tushib, uning termal muvozanatini buzganda, u tuynuk atrofidagi foton qobigʻidan oʻtib, ularni turtib yuboradi. Bunda fotonlar tuynuk atrofida aylanishlarni amalga oshiradi va shu bilan foton halqalarini hosil qiladi.

Halqalarning takrorlanuvchi simmetriyasi va kvazi meʼyoriy rejimlar ushbu simmetriyani takrorlashi kerak boʻlgan gologramma “egizaklar”ga qattiq cheklovlar qoʻyadi. Shuni taʼkidlash kerakki, takrorlanuvchi simmetriya universal boʻlib, yulduz turiga bogʻliq emas. Olimlarning kuzatuv astrofizikasi yordamida nazariy astrofizika muvaffaqiyatini yana bir bor tasdiqlaganligi muhim amaliy maʼnoga ega. Lekin foton halqalari qora tuynuk haqidagi kvant maʼlumotlarini oʻzida saqlaydimi hamda gologramma “egizaklari”ning bir qismimi, degan savol hamon ochiqligicha qolmoqda.

Hozircha teleskoplarning imkoniyatlari foton halqalarining tuzilishini kuzatish uchun yetarli emas. Ammo olimlar buning qachon amalga oshishini allaqachon aniqlagan

Muallif: Ilya Beniya. Ushbu maqola nplus1.ru saytidagi “Фотонные кольца черной дыры сохранили информацию о ее вибрациях” nomli maqolaning tarjimasi.
Muqova surat: Astrofizika markazi, Garvard va Smitson instituti.