Přestože je záhadný objekt nového typu prozatím hypotetická matematická konstrukce, nové simulace,
Jak to všechno začalo?
Bez gravitace by nebyl žádný nový výzkumvlny Jsou to změny v gravitačním poli, které se šíří jako vlny. Jsou emitovány pohybujícími se hmotami, ale po ozáření jsou od nich odděleny a existují nezávisle na těchto hmotách. Matematicky souvisí s poruchou metriky časoprostoru a lze ji popsat jako „vlnění časoprostoru“. Jinými slovy, jde o fluktuace časoprostoru, které se vzdalují od masivních objektů pohybujících se zrychlením. Čím vyšší je zrychlení a hmotnost předmětu, tím větší jsou vibrace.
Poprvé mluvíme o gravitačních vlnáchvynikající fyzik Albert Einstein, který před sto lety předpověděl jejich existenci v rámci obecné teorie relativity (GTR). Byly však objeveny až v roce 2015 a to šokovalo svět astrofyziky, protože potvrdilo existenci černých děr.
Koncept černé díry. Foto: Alain
Černá díra je oblast časoprostorumající tak silnou gravitační přitažlivost, že je nemohou opustit žádné částice ani elektromagnetické záření. Hranice této oblasti se nazývá horizont událostí. Na jaře 2019 média po celém světě ukázala první fotografii černé díry (přesněji její „siluety“). Tisková konference, kde byly prezentovány výsledky vědeckého objevu, se konala v šesti městech najednou – od Washingtonu po Brusel a Tokio.
Co když…?
Inspirován těmito objevy, tým vědcůUniverzita Johnse Hopkinse se rozhodla prostudovat možnost dalších objektů, které by teoreticky mohly vyvolat podobné gravitační efekty, ale senzory na Zemi je přečetly jako černé díry. Fyzici nazývali takové objekty topologickými solitony. Nové simulace realisticky zobrazují jednu z nich. Z dálky to vypadá jako rozmazaná fotografie černé díry, ale zblízka je to něco úplně jiného.
Co je to soliton?
V této fázi je objekt hypotetický.Ale skutečnost, že ji tým postavil pomocí matematických rovnic a pomocí simulací ukázal, jak vypadá, naznačuje, že ve vesmíru mohou být jiné typy nebeských těles, která se skrývají i před těmi nejlepšími dalekohledy na Zemi.
Podle získaných údajů je topologickýsoliton deformuje prostor stejně jako černá díra, ale chová se jinak. Vyzařuje slabé paprsky světla, které nemohou uniknout silné gravitační síle skutečné díry.
Videoklip ukazující účinky gravitační čočky způsobené nepřítomností objektu v zorném poli pozorovatele, černé díry a topologického solitonu.
Kredit: Pierre Heidmann / Univerzita Johnse Hopkinse
„Světlo je velmi ohnuté, ale místo tohoabsorbován, jako v černé díře, se rozptýlí v bizarních pohybech, až se k vám v určité chvíli chaotickým způsobem vrátí. Nevidíš temnou skvrnu. Vše, co vidíte, je „rozostření“, což znamená, že světlo se kolem tohoto podivného objektu divoce točí,“ píší autoři studie.
Gravitační pole černé díry je takovésilné, že světlo se kolem něj může otáčet v určité vzdálenosti od středu, stejně jako Země obíhá kolem Slunce. Vymezuje okraj „stínu“ černé díry, takže jakékoli dopadající světlo skončí v „obzoru událostí“ a nemůže uniknout.
Co vědci udělali?
Fyzici z Hopkins jich simulovali několikscénáře využívající snímky vesmíru, jako by je zachytila kamera, před objektiv umístí černou díru a topologický soliton. V důsledku toho obdrželi zkreslené obrazy v důsledku gravitačního vlivu masivních těles.
Solitons slouží jako nejlepší modely toho, jakNové objekty kvantové gravitace vypadají ve srovnání s černými dírami. Již dříve vytvořili modely bosonických hvězd, gravitačních hvězd a dalších hypotetických objektů, které by mohly mít podobné gravitační účinky jako exotické formy hmoty.
Koncept černé díry: Creazilla
„Toto je první astrofyzikálně významná simulaceobjekty teorie strun, protože můžeme charakterizovat rozdíly mezi topologickým solitonem a černou dírou, jako by je pozorovatel viděl na obloze,“ vysvětlují autoři studie.
Co s tím má společného teorie strun?
Autoři nové studie použili různé výsledky z teorie strun a v roce 2021 objevili způsoby, jak konstruovat topologické solitony pomocí Einsteinovy obecné teorie relativity.
Teorie strun je obor teoretické fyziky,studující dynamiku interakce objektů nikoli jako bodových částic, ale jako jednorozměrných rozšířených objektů, tzv. kvantových strun. Tato teorie je jedním z pokusů spojit Obecnou teorii relativity a kvantovou fyziku.
Gravitace a kvantový svět jsou historicky brány v úvahuopačné, odlišné procesy. Podle výzkumníků to ale není tak úplně pravda. vědci se snažili vytvořit „teorii všeho“ – sjednotit relativitu a kvantový svět. Během toho fyzici vytvořili mnoho velmi neobvyklých teorií, jednou z nich je teorie strun.
Proč je nová studie tak důležitá?
Zvláštností nové studie je právě toto:vysvětluje základní teorie o vnitřním fungování vesmíru, které se v jiných modelech nenacházejí. Využívá teorii strun, která uvádí do souladu kvantovou mechaniku a Einsteinovu teorii gravitace.
„Toto je začátek úžasného výzkumuprogramy. Doufáme, že v budoucnu budeme moci skutečně navrhnout nové typy ultrakompaktních hvězd složených z nových typů hmoty z kvantové gravitace.“
Přečtěte si více:
Uvnitř druhého nejhlubšího podvodního ponoru na světě se objevila fotografie
Podívejte se, co se stalo s Merkurem, když se dostal co nejblíže Slunci
Vědci přišli na povahu tajemného starověkého "monstra"
Titulní foto: Yukterez