On the Extended Kerr-Newman-Bertotti-Robinson Spacetime: Two Black Holes and a Naked Singularity in Bertotti-Robinson Universe

सैद्धांतिक भौतिकी के गहरे क्षेत्र में, जहाँ गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व के नियम आपस में टकराते हैं, वैज्ञानिक ब्रह्मांड के सबसे चरम वातावरण का अध्ययन करते हैं: ब्लैक होल। जबकि अंतरिक्ष में वास्तविक ब्लैक होल अक्सर चुंबकीय क्षेत्रों और आवेशित कणों से घिरे होते हैं, उन्हें वर्णित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले गणितीय मॉडल को अक्सर समीकरणों को हल करने योग्य बनाने के लिए सरल बनाया जाता है। दशकों से, शोधकर्ता एक घूमते हुए, आवेशित ब्लैक होल के आसपास के स्थान का मानचित्र बनाने के लिए निर्देशांकों के एक विशिष्ट सेट, या एक गणितीय मानचित्र पर भरोसा करते रहे हैं। हालाँकि, इस मानचित्र में एक अंधा बिंदु (ब्लाइंड स्पॉट) है। यह सुझाव देता है कि जैसे-जैसे आप ब्लैक होल से अनंत दूरी तक यात्रा करते हैं, आप एक ऐसी सीमा तक पहुँचते हैं जो ब्रह्मांड के किनारे की तरह दिखती है। लेकिन जब भौतिक विज्ञानी करीब से देखते हैं, तो वे पाते हैं कि प्रकाश और पदार्थ वास्तव में सीमित समय में इस सीमा को पार कर सकते हैं, और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र उस तरह से कम नहीं होता जैसा कि वास्तविक अंतरिक्ष के किनारे पर होना चाहिए। इसका अर्थ है कि मानचित्र अधूरा था, जो सतह के नीचे एक गहरी संरचना को छिपा रहा था।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस मानचित्र को फिर से खींचा है, एक नए निर्देशांकों का परिचय दिया है जो उस कथित किनारे के परे क्या है, उसे प्रकट करता है। अंतरिक्ष के विभिन्न क्षेत्रों को पहले अलग करने वाली गणितीय झुर्रियों को सुचारू बनाकर, उन्होंने खोजा कि इस विशिष्ट ब्लैक होल मॉडल द्वारा वर्णित ब्रह्मांड पहले की तुलना में कहीं अधिक जटिल और परस्पर जुड़ा हुआ है। एक एकल ब्लैक होल के खाली शून्य में स्थित होने के बजाय, नया दृश्य एक ऐसे ब्रह्मांड को दर्शाता है जिसमें दो अलग-अलग ब्लैक होल हैं जो एक ही, जुड़े हुए बाहरी स्थान को साझा करते हैं। इसके अलावा, अध्ययन से पता चलता है कि स्पेस-टाइम के ताने-बाने में एक खतरनाक दोष, जिसे सिंगुलैरिटी (विलक्षणता) के रूप में जाना जाता है, जैसा कि अपेक्षित था, एक क्षितिज (होराइजन) के पीछे छिपा नहीं है, बल्कि ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों के लिए खुला है। यह कार्य केवल एक सूत्र को परिष्कृत नहीं करता है; यह मौलिक रूप से इस सैद्धांतिक वस्तु के स्वरूप की कहानी को बदल देता है, जिससे एक ऐसा संसार सामने आता है जहाँ दो ब्लैक होल एक साझा परिदृश्य से जुड़े हुए हैं और एक नग्न सिंगुलैरिटी (नेकेड सिंगुलैरिटी) केंद्र में प्रतीक्षा कर रही है।

शोधकर्ताओं ने इस ब्लैक होल प्रणाली की "अनंतता" (इन्फिनिटी) के बारे में लंबे समय से चली आ रही उलझन को दूर करने से शुरुआत की। स्थान के पुराने वर्णन में, जहाँ त्रिज्या अनंत हो जाती थी, उसे एक ठोस दीवार माना जाता था, एक ऐसी जगह जहाँ कहानी समाप्त हो जाती थी। हालाँकि, टीम ने महसूस किया कि यह दीवार पुराने निर्देशांकों की सीमाओं द्वारा निर्मित एक भ्रम था। उन्होंने एक नया दृष्टिकोण विकसित किया जो इस सीमा को एक ठहराव के रूप में नहीं, बल्कि एक सेतु के रूप में देखता है। इस नए दृश्य में, अनंत दूरी का बिंदु एक पूर्ण, सुचारू स्पेस-टाइम क्षेत्र में परिवर्तित हो जाता है जो 'बर्टोटी-रॉबिन्सन स्पेस' नामक एक विशिष्ट प्रकार के वक्रीय ब्रह्मांड की तरह व्यवहार करता है। यह क्षेत्र एक वास्तविक क्षितिज के रूप में कार्य करता है, एक ऐसी जगह जहाँ प्रकाश की किरणें बिना किसी कठोर किनारे तक पहुँचे, अनंत काल तक यात्रा कर सकती हैं। इन नए निर्देशांकों का उपयोग करके, वैज्ञानिक दो पहले से असंबद्ध पैच को एक एकल, निरंतर शीट में जोड़ने में सक्षम हुए।

इस संयोजन से जो उभरता है, वह एक आश्चर्यजनक वैश्विक संरचना है। विस्तारित स्थान में दो अलग-अलग ब्लैक होल शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना इवेंट होराइजन (घटना क्षितिज), यानी वापसी न होने वाला बिंदु है। ये दो ब्लैक होल अलग-थलग द्वीप नहीं हैं; वे एक साझा बाहरी क्षेत्र साझा करते हैं जो उन्हें जोड़ता है। इस साझा स्थान का एक अजीब और गैर-तुच्छ आकार है, जो टोपोलॉजिकल रूप से छेद वाले गोले के समान दिखता है, न कि उस सरल, सपाट स्थान के समान जिसकी हम कल्पना करते हैं। इस बाहरी क्षेत्र के माध्यम से यात्रा करने वाला एक पर्यवेक्षक बिना किसी क्षितिज को पार किए, एक ब्लैक होल के निकटता से दूसरे तक जा सकता है, बस इस साझा, वक्रीय परिदृश्य के माध्यम से नेविगेट करके। दोनों ब्लैक होल एक ही निरंतर महासागर में दो द्वीपों की तरह हैं, जो उनके द्वारा व्याप्त स्थान की प्रकृति से जुड़े हुए हैं।

शायद सबसे उल्लेखनीय खोज केंद्र में स्थित सिंगुलैरिटी का भाग्य है। कई ब्लैक होल मॉडलों में, सिंगुलैरिटी—एक ऐसा बिंदु जहाँ घनत्व अनंत हो जाता है और भौतिकी के नियम टूट जाते हैं—सुरक्षित रूप से इवेंट होराइजन के पीछे छिपा होता है, जो इसे शेष ब्रह्मांड से सुरक्षित रखता है। इसे कॉस्मिक सेंसरशिप हाइपोथीसिस कहा जाता है। हालाँकि, इस विशिष्ट विस्तारित मॉडल में, शोधकर्ताओं ने पाया कि सिंगुलैरिटी छिपी हुई नहीं है। यह एक रिंग (वलय) का रूप लेती है, और जिस तरह से स्थान जुड़ा हुआ है, यह रिंग ब्रह्मांड के दूरस्थ क्षेत्रों से दिखाई देती है। प्रकाश सिंगुलैरिटी से ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों तक यात्रा कर सकता है, जिसका अर्थ है कि सिंगुलैरिटी "नग्न" (नेकेड) है। सैद्धांतिक भौतिकी में यह एक दुर्लभ और महत्वपूर्ण खोज है, क्योंकि यह सुझाव देती है कि एक ऐसी स्थिति जहाँ भौतिक नियमों का टूटना सीधे तौर पर अवलोकन योग्य है, जो इस विचार को चुनौती देती है कि प्रकृति हमेशा ऐसे चरम स्तरों को छिपा देती है।

अध्ययन इस जटिल घूमते हुए तंत्र और सरल, स्थिर मॉडलों के बीच के संबंध को भी स्पष्ट करता है। जब रोटेशन (घूर्णन) को बंद कर दिया जाता है, तो नए निर्देशांक दिखाते हैं कि यह स्पेस-टाइम अन्य भौतिकविदों द्वारा वर्णित एक ज्ञात संतुलित ज्यामिति के समान है, जो पुष्टि करता है कि नया मानचित्र सही सीमाओं में स्थापित सिद्धांतों के साथ सुसंगत है। शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों को चित्रित करने के लिए एक विशिष्ट प्रकार के आरेख (डायग्राम) का उपयोग किया, जो अक्सर स्पेस-टाइम की कक्षाओं को देखने के लिए उपयोग किया जाता है। इस आरेख में, दो ब्लैक होल अलग-अलग छड़ों (रॉड) के रूप में दिखाई देते हैं, और नग्न सिंगुलैरिटी एक केंद्रीय डिस्क पर एक रिंग के रूप में दिखाई देती है। आरेख प्रकट करता है कि डिस्क के एक तरफ से दूसरी तरफ जाने के लिए, आपको एक दो-परतीय (टू-शीटेड) संरचना से गुजरना होगा, बिल्कुल एक दर्पण से गुजरने की तरह जो एक दूसरे, समान दुनिया की ओर ले जाता है। यह संरचना सुनिश्चित करती है कि दोनों ब्लैक होल और नग्न सिंगुलैरिटी सभी एक एकल, सुसंगत कारण इतिहास (कॉज़ल हिस्ट्री) का हिस्सा हैं।

अंततः, यह कार्य एक ऐसे सैद्धांतिक ब्रह्मांड की पूर्ण और सुसंगत तस्वीर प्रदान करता है जो पहले केवल आंशिक रूप से समझ में आया था। अनंतता के बिंदुओं को हल करके और विभिन्न क्षेत्रों के बीच के कनेक्शन को सुचारू बनाकर, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि 'केर-न्यूमैन-बर्टोटी-रॉबिन्सन स्पेस-टाइम' एक ऐसी जगह है जहाँ दो ब्लैक होल और एक नग्न सिंगुलैरिटी मौजूद हैं, जो एक साझा बाहरी क्षेत्र में बुने हुए हैं। ये निष्कर्ष यह सुझाव नहीं देते हैं कि ऐसा विन्यास हमारे वास्तविक ब्रह्मांड में मौजूद है, लेकिन वे एक कठोर गणितीय प्रमाण प्रदान करते हैं कि सामान्य सापेक्षता के नियमों के भीतर ऐसी संरचना संभव है। यह शोध पत्र दृष्टिकोण बदलने की शक्ति का एक प्रमाण है; केवल मानचित्र को फिर से खींचकर, टीम ने दोहरे क्षितिज और उजागर सिंगुलैरिटी की एक छिपी हुई दुनिया को उजागर किया, जो यह स्पष्ट दृष्टि प्रदान करता है कि कैसे गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व ब्रह्मांड को आकार दे सकते हैं।