Nowo opracowane rozwiązanie równań leżących u podstaw najbardziej rewolucyjnej teorii Alberta Einsteina sugeruje, że hipotetyczne gwiazdy zwane „nestarami” mogą składać się z gwiazd ułożonych grawitacyjnie, czyli „gravastarów”, takich jak rosyjskie lalki herbaciane, znane również jako lalki matryoszki.
Jedną z najbardziej imponujących rzeczy w teorii grawitacji Einsteina z 1915 r., ogólnej teorii względności, jest zdumiewająca liczba obiektów kosmicznych przewidziana na podstawie jej centralnych równań.
Oprócz przewidywania, że grawitacja wynika z obiektów o masie zakrzywiającej tkaninę czasoprzestrzeni, ogólna teoria względności stworzyła teorie na temat czarnych dziur i zmarszczek, jakie tworzą w tej tkaninie, zwanych falami grawitacyjnymi. Istnienie tych dwóch rzeczy zostało potwierdzone obserwacją. Jednakże antyczarne dziury zwane białymi dziurami oraz „tunele czasoprzestrzenne”, które potencjalnie łączą je z czarnymi dziurami, to inne koncepcje oparte na ogólnej teorii względności, które pozostały czysto teoretyczne. Tylko czas pokaże, czy Einsteina można ponownie uznać za słusznego w tej kwestii.
W tym celu w 2001 roku z ogólnej teorii względności wyłoniła się kolejna koncepcja teoretyczna: koncepcja „gwiazd grawitacyjnych”, czyli zwartych obiektów z rdzeniami ciemnej energii. Ciemna energia to siła, która wydaje się przyspieszać ekspansję wszechświata. Naukowcy uważają, że w grawastarach ciemna energia wywierałaby ujemne ciśnienie, chroniąc gwiazdy przed ich wewnętrznymi siłami grawitacyjnymi.
Powiązany: 10 odkryć, które dowodzą, że Einstein miał rację co do wszechświata i 1 odkrycie, które dowodzi, że się mylił
Nowe rozwiązanie ogólnej teorii względności sugeruje kolejny interesujący aspekt tak zwanych grawastarów. Można je układać jedno w drugim, tworząc szereg „gniazd”.
„Gwiazda jest jak lalka Matrioszka; nasze rozwiązanie równań pola pozwala na utworzenie całej serii zagnieżdżonych Gravastarów” – powiedział jeden z twórców rozwiązań, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu Goethego Daniel Jampolski. – stwierdził w oświadczeniu.
Dowiedz się o Gravastarach (jak czarne dziury, ale inne)
Zaledwie rok po opublikowaniu ogólnej teorii względności szerszej społeczności naukowej i służąc na pierwszej linii frontu I wojny światowej, niemiecki fizyk Karl Schwarzschild opracował pierwsze rozwiązanie równań pola, zadziwiając nawet Einsteina, który wierzył, że rozwiązanie to zajmie lata na rozwój.
W rozwiązaniu Schwarzschilda istniały dwie cechy, które ostatecznie doprowadziły do narodzin koncepcji czarnej dziury. Niemiecki fizyk przewidział, że przy pewnym promieniu ciała posiadającego masę prędkość konieczna do ucieczki z tego ciała powinna wzrosnąć do prędkości większej niż prędkość światła.
W przypadku większości obiektów promień Schwarzschilda znajduje się głęboko pod powierzchnią; Na przykład Słońce znajduje się 3 kilometry od jądra naszej gwiazdy, którego całkowity promień wynosi 700 000 kilometrów. Jeśli jednak gwiazda mogłaby się zapaść, a jej promień skurczyłby się poniżej promienia Schwarzschilda, powstałby obiekt o masie Zewnętrzny Granice, z których nawet światło nie może uciec. Dało to początek koncepcji horyzontu zdarzeń czarnej dziury.
Jeszcze bardziej intrygujące jest to, że rozwiązanie Schwarzschilda sugeruje, że może istnieć punkt, w którym materia jest tak gęsta, że nawet same równania ogólnej teorii względności muszą się załamać. Stało się to znane jako centralna osobliwość czarnej dziury, w przypadku której wszystkie znane teorie fizyczne nie miały już żadnego sensu.
Koncepcje te zostały zweryfikowane w 1971 r., kiedy ludzkość odkryła pierwszą czarną dziurę, a następnie w 2000 r. nastąpiło odkrycie, że potężne źródło radiowe w sercu Galaktyki Drogi Mlecznej jest w rzeczywistości supermasywną czarną dziurą o masie 4,5 miliona razy większej od masy Słońce. Ta masywna pustka w naszej galaktyce nazywa się Strzelec A* (Sgr A*).
Wizualny wygląd czarnych dziur, zgodnie z ogólną teorią względności, został również niewiarygodnie potwierdzony w 2019 r., kiedy w ramach tego wydarzenia publicznie ujawniono obraz świecącego pierścienia materii wokół supermasywnej czarnej dziury w sercu galaktyki Messier 87 horyzont. Współpraca teleskopowa.
Gravastary, czyli „gwiazdy skondensowane grawitacyjnie”, zostały sformułowane w 2001 roku przez Paula Mazura i Emila Mottolę jako alternatywę dla czarnych dziur.
Z punktu widzenia fizyków teoretyków gravastary mają kilka zalet w porównaniu z czarnymi dziurami. Są prawie tak zwarte jak czarne dziury i mają na swoją powierzchnię wpływ grawitacyjny równie silny jak czarna dziura, przez co wykazują duże podobieństwo. Ale są kluczowe różnice. Na przykład gravastary nie mają horyzontów zdarzeń i dlatego nie blokują światła, a tym samym informacji, za jednokierunkowym „ekranem”. Po drugie, w jądrach grawastarów nie byłoby osobliwości, o których uważa się, że mają jądra ciemnej energii.
Ten przepis na gwiazdy gravasta autorstwa Mazura i Mottoli obejmuje cienką, niemal nieskończoną powłokę zwykłej materii, którą naukowcom trudno wyjaśnić. Nestars pozbywa się tego, sugerując, że część „układająca” spowoduje nieco grubszą powłokę materiału.
„Trochę łatwiej jest sobie wyobrazić, że coś takiego może istnieć” – powiedział Jampolski.
Jednak oczywiście to, że równania pola ogólnej teorii względności dopuszczają istnienie obiektu we wszechświecie, nie oznacza, że obiekt ten musi istnieć.
„Niestety nadal nie mamy pojęcia, jak mogłaby powstać taka gwiazda” – stwierdził w oświadczeniu Luciano Rizzola, współtwórca teorii Nestara i fizyk teoretyczny na Uniwersytecie Goethego. „Ale nawet jeśli gwiazdy nie istnieją, badanie matematycznych właściwości tych rozwiązań ostatecznie pomoże nam lepiej zrozumieć czarne dziury”.
Takie badania są również przydatne, nawet jeśli pierwotna teoria nie działa, ponieważ pokazują fascynujące metody zrodzone z teorii, którą po raz pierwszy rozważano ponad sto lat temu.
„To niezwykłe, że nawet 100 lat po tym, jak Schwarzschild dostarczył swojego pierwszego rozwiązania równań pola Einsteina z ogólnej teorii względności, wciąż można znaleźć nowe rozwiązania” – podsumowała Rizzola. „To trochę jak znalezienie złotej monety na ścieżce, którą odkryło już wielu innych”.
Wyniki badania opublikowano 15 lutego w czasopiśmie Grawitacja klasyczna i kwantowa.
Pierwotnie opublikowany w dniu stronie internetowej Space.com.
„Certyfikowany guru kulinarny. Internetowy maniak. Miłośnik bekonu. Miłośnik telewizji. Zapalony pisarz. Gracz.”
More Stories
Firma zajmująca się planowaniem powierzchni handlowych CADS postrzega technologię jako odpowiedź na Święta Wielkanocne i inne sezonowe wyzwania w 2024 r. — Retail Technology Innovation Hub
Astronomowie odkryli, że woda unosi się w części przestrzeni, która tworzy planetę
Tęskniłam za nim bardzo długo! Satelita NASA i martwy rosyjski statek kosmiczny zbliżają się do siebie na swojej orbicie