Obwohl es sich bei dem mysteriösen Objekt eines neuen Typs vorerst um eine hypothetische mathematische Konstruktion handelt, sind neue Simulationen,
Wie hat alles angefangen?
Ohne Gravitation gäbe es keine neue ForschungWellen Dabei handelt es sich um Veränderungen im Gravitationsfeld, die sich wie Wellen ausbreiten. Sie werden von bewegten Massen emittiert, werden aber nach der Strahlung von diesen getrennt und existieren unabhängig von diesen Massen. Mathematisch mit einer Störung der Raumzeitmetrik verbunden und kann als „Raumzeitwellen“ beschrieben werden. Mit anderen Worten handelt es sich um Schwankungen in der Raumzeit, die sich von massiven Objekten entfernen, die sich mit Beschleunigung bewegen. Je höher die Beschleunigung und Masse eines Objekts ist, desto größer ist die Vibration.
Ich spreche zum ersten Mal über Gravitationswellenherausragender Physiker Albert Einstein, der ihre Existenz vor einem Jahrhundert im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie (GTR) vorhersagte. Allerdings wurden sie erst im Jahr 2015 entdeckt, was die Welt der Astrophysik schockierte, da es die Existenz von Schwarzen Löchern bestätigte.
Konzept des Schwarzen Lochs. Foto: Alain
Ein Schwarzes Loch ist eine Region der Raumzeitmit einer so starken Gravitationsanziehung, dass keine Partikel oder elektromagnetische Strahlung es verlassen können. Die Grenze dieser Region wird als Ereignishorizont bezeichnet. Im Frühjahr 2019 zeigten Medien auf der ganzen Welt das erste Foto eines Schwarzen Lochs (genauer gesagt seiner „Silhouette“). Die Pressekonferenz, auf der die Ergebnisse der wissenschaftlichen Entdeckung vorgestellt wurden, fand gleichzeitig in sechs Städten statt – von Washington bis Brüssel und Tokio.
Was wäre, wenn…?
Inspiriert von diesen Entdeckungen, einem Team von WissenschaftlernDie Johns Hopkins University beschloss, die Möglichkeit anderer Objekte zu untersuchen, die theoretisch ähnliche Gravitationseffekte erzeugen könnten, die jedoch von Sensoren auf der Erde als Schwarze Löcher erkannt werden. Physiker nannten solche Objekte topologische Solitonen. Neue Simulationen stellen einen davon realistisch dar. Aus der Ferne sieht es aus wie ein verschwommenes Foto eines Schwarzen Lochs, aber aus der Nähe ist es etwas ganz anderes.
Was ist ein Soliton?
In diesem Stadium ist das Objekt hypothetisch. Aber die Tatsache, dass das Team es mithilfe mathematischer Gleichungen konstruierte und durch Simulationen zeigte, wie es aussieht, deutet darauf hin, dass es möglicherweise andere Arten von Himmelskörpern im Weltraum gibt, die selbst den besten Teleskopen der Erde verborgen bleiben.
Nach den erhaltenen Daten ist die topologischeDas Soliton verzerrt den Raum wie ein Schwarzes Loch, verhält sich aber anders. Es sendet schwache Lichtstrahlen aus, die der starken Gravitationskraft eines echten Lochs nicht entkommen können.
Videoclip, der die Auswirkungen der Gravitationslinse zeigt, die durch die Abwesenheit eines Objekts in der Sichtlinie des Beobachters, eines Schwarzen Lochs und eines topologischen Solitons verursacht wird.
Bildnachweis: Pierre Heidmann / Johns-Hopkins-Universität
„Licht ist stark gebogen, aber stattabsorbiert, wie in einem schwarzen Loch, löst es sich in bizarren Bewegungen auf, bis es irgendwann chaotisch zu Ihnen zurückkehrt. Du siehst den dunklen Fleck nicht. Alles, was man sieht, ist eine „Unschärfe“, was bedeutet, dass das Licht wild um dieses seltsame Objekt herumwirbelt“, schreiben die Autoren der Studie.
Das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs ist soso stark, dass Licht sie in einem bestimmten Abstand vom Zentrum umkreisen kann, so wie sich die Erde um die Sonne dreht. Es definiert den Rand des „Schattens“ des Schwarzen Lochs, sodass jegliches einfallende Licht im „Ereignishorizont“ landet und nicht entweichen kann.
Was haben die Wissenschaftler getan?
Physiker von Hopkins haben mehrere davon simuliertSzenarien, die Bilder des Weltraums verwenden, als wären sie von einer Kamera aufgenommen worden, wobei ein Schwarzes Loch und ein topologisches Soliton vor der Linse platziert werden. Infolgedessen erhielten sie aufgrund des Gravitationseinflusses massiver Körper verzerrte Bilder.
Solitonen dienen als beste Modelle dafürNeue Objekte der Quantengravitation sehen im Vergleich zu Schwarzen Löchern aus. Sie hatten zuvor Modelle von bosonischen Sternen, Gravitationssternen und anderen hypothetischen Objekten erstellt, die ähnliche Gravitationseffekte wie exotische Formen der Materie haben könnten.
Konzept des Schwarzen Lochs: Creazilla
„Dies ist die erste Simulation von astrophysikalischer BedeutungObjekte der Stringtheorie, da wir die Unterschiede zwischen einem topologischen Soliton und einem Schwarzen Loch so charakterisieren können, als ob ein Beobachter sie am Himmel sehen würde“, erklären die Studienautoren.
Was hat die Stringtheorie damit zu tun?
Die Autoren der neuen Studie nutzten verschiedene Ergebnisse der Stringtheorie und entdeckten 2021 Möglichkeiten, topologische Solitonen mithilfe von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu konstruieren.
Die Stringtheorie ist ein Zweig der Theoretischen Physik,Untersuchung der Dynamik der Wechselwirkung von Objekten nicht als Punktteilchen, sondern als eindimensional ausgedehnte Objekte, die sogenannten Quantenstrings. Diese Theorie ist einer der Versuche, die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik zu kombinieren.
Die Schwerkraft und die Quantenwelt werden historisch betrachtetGegenteil, unterschiedliche Prozesse. Laut Forschern ist dies jedoch nicht ganz richtig. Wissenschaftler versuchten, eine „Theorie von allem“ zu entwickeln – um die Relativitätstheorie und die Quantenwelt zu vereinen. Dabei haben Physiker viele sehr ungewöhnliche Theorien entwickelt, darunter die Stringtheorie.
Warum ist die neue Studie so wichtig?
Die Besonderheit der neuen Studie ist genau diese:Es erklärt grundlegende Theorien über das Innenleben des Universums, die in anderen Modellen nicht zu finden sind. Es nutzt die Stringtheorie, die die Quantenmechanik und Einsteins Gravitationstheorie in Einklang bringt.
„Dies ist der Beginn einer wunderbaren ForschungProgramme. Wir hoffen, dass wir in Zukunft tatsächlich neue Arten ultrakompakter Sterne vorschlagen können, die aus neuartiger Materie der Quantengravitation bestehen.“
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