Αν και το μυστηριώδες αντικείμενο ενός νέου τύπου είναι, προς το παρόν, μια υποθετική μαθηματική κατασκευή, νέες προσομοιώσεις,
Πώς ξεκίνησαν όλα;
Δεν θα υπήρχε νέα έρευνα χωρίς τη βαρυτικήκυματιστά Αυτές είναι αλλαγές στο βαρυτικό πεδίο που ταξιδεύουν σαν κύματα. Εκπέμπονται από κινούμενες μάζες, αλλά μετά την ακτινοβολία διαχωρίζονται από αυτές και υπάρχουν ανεξάρτητα από αυτές τις μάζες. Σχετίζεται μαθηματικά με μια διαταραχή της μετρικής του χωροχρόνου και μπορεί να περιγραφεί ως «κυματισμοί χωροχρόνου». Με άλλα λόγια, πρόκειται για διακυμάνσεις του χωροχρόνου που απομακρύνονται από ογκώδη αντικείμενα που κινούνται με επιτάχυνση. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιτάχυνση και η μάζα ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη είναι η δόνηση.
Πρώτη φορά μιλάμε για βαρυτικά κύματαο εξαιρετικός φυσικός Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο οποίος πριν από έναν αιώνα προέβλεψε την ύπαρξή τους στο πλαίσιο της γενικής θεωρίας της σχετικότητας (GTR). Ωστόσο, ανακαλύφθηκαν μόλις το 2015 και αυτό συγκλόνισε τον κόσμο της αστροφυσικής καθώς επιβεβαίωσε την ύπαρξη μαύρων τρυπών.
Έννοια της μαύρης τρύπας. Φωτογραφία: Alain
Μια μαύρη τρύπα είναι μια περιοχή του χωροχρόνουέχοντας τόσο ισχυρή βαρυτική έλξη που κανένα σωματίδιο ή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δεν μπορεί να το αφήσει. Το όριο αυτής της περιοχής ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Την άνοιξη του 2019, τα μέσα ενημέρωσης σε όλο τον κόσμο έδειξαν την πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας (ακριβέστερα, τη «σιλουέτα» της). Η συνέντευξη Τύπου, όπου παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα της επιστημονικής ανακάλυψης, πραγματοποιήθηκε σε έξι πόλεις ταυτόχρονα - από την Ουάσιγκτον μέχρι τις Βρυξέλλες και το Τόκιο.
Τι κι αν…;
Εμπνευσμένη από αυτές τις ανακαλύψεις, μια ομάδα επιστημόνωνΤο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins αποφάσισε να μελετήσει την πιθανότητα άλλων αντικειμένων που θα μπορούσαν, θεωρητικά, να παράγουν παρόμοια βαρυτικά φαινόμενα, αλλά οι αισθητήρες στη Γη να τα διαβάζουν ως μαύρες τρύπες. Οι φυσικοί ονόμασαν τέτοια αντικείμενα τοπολογικά σολίτονα. Νέες προσομοιώσεις απεικονίζουν ρεαλιστικά ένα από αυτά. Από μακριά μοιάζει με μια θολή φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας, αλλά από κοντά είναι κάτι εντελώς διαφορετικό.
Τι είναι το σολιτόνιο;
Σε αυτό το στάδιο το αντικείμενο είναι υποθετικό. Αλλά το γεγονός ότι η ομάδα το κατασκεύασε χρησιμοποιώντας μαθηματικές εξισώσεις και έδειξε πώς μοιάζει μέσω προσομοιώσεων υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλοι τύποι ουράνιων σωμάτων στο διάστημα, που κρύβονται ακόμη και από τα καλύτερα τηλεσκόπια στη Γη.
Σύμφωνα με τα δεδομένα που προέκυψαν, η τοπολογικήτο soliton παραμορφώνει το χώρο ακριβώς όπως μια μαύρη τρύπα, αλλά συμπεριφέρεται διαφορετικά. Εκπέμπει αδύναμες δέσμες φωτός που δεν μπορούν να ξεφύγουν από την ισχυρή βαρυτική δύναμη μιας πραγματικής τρύπας.
Βίντεο που δείχνει τα αποτελέσματα του βαρυτικού φακού που προκαλείται από την απουσία αντικειμένου στη γραμμή όρασης του παρατηρητή, μια μαύρη τρύπα και ένα τοπολογικό σολίτονα.
Πιστώσεις: Pierre Heidmann / Πανεπιστήμιο Johns Hopkins
«Το φως κάμπτεται πολύ, αλλά αντίαπορροφημένο, όπως σε μια μαύρη τρύπα, διαλύεται με παράξενες κινήσεις, ώσπου κάποια στιγμή επιστρέφει σε σένα με χαοτικό τρόπο. Δεν βλέπεις το σκοτεινό σημείο. Το μόνο που βλέπετε είναι μια «θολότητα», που σημαίνει ότι το φως περιστρέφεται άγρια γύρω από αυτό το παράξενο αντικείμενο», γράφουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας είναι έτσιισχυρό ότι το φως μπορεί να περιστρέφεται γύρω του σε μια ορισμένη απόσταση από το κέντρο, όπως η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Καθορίζει την άκρη της «σκιάς» της μαύρης τρύπας, έτσι ώστε κάθε προσπίπτον φως να καταλήγει στον «ορίζοντα γεγονότων» και να μην μπορεί να διαφύγει.
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Οι φυσικοί στο Hopkins έχουν προσομοιώσει αρκετάσενάρια που χρησιμοποιούν εικόνες του διαστήματος σαν να καταγράφηκαν από κάμερα, τοποθετώντας μια μαύρη τρύπα και ένα τοπολογικό σολιτόνιο μπροστά από τον φακό. Ως αποτέλεσμα, έλαβαν παραμορφωμένες εικόνες λόγω της βαρυτικής επιρροής μεγάλων σωμάτων.
Τα Solitons χρησιμεύουν ως τα καλύτερα μοντέλα του πώςΤα νέα αντικείμενα κβαντικής βαρύτητας μοιάζουν με μαύρες τρύπες. Είχαν δημιουργήσει προηγουμένως μοντέλα από μποζονικά αστέρια, αστέρια grav και άλλα υποθετικά αντικείμενα που θα μπορούσαν να έχουν παρόμοια βαρυτικά αποτελέσματα με εξωτικές μορφές ύλης.
Έννοια μαύρης τρύπας: Creazilla
«Αυτή είναι η πρώτη προσομοίωση αστροφυσικά σημαντικήςαντικείμενα της θεωρίας χορδών, αφού μπορούμε να χαρακτηρίσουμε τις διαφορές μεταξύ ενός τοπολογικού σολιτονίου και μιας μαύρης τρύπας σαν να τα έβλεπε ένας παρατηρητής στον ουρανό», εξηγούν οι συγγραφείς της μελέτης.
Τι σχέση έχει η θεωρία χορδών;
Οι συγγραφείς της νέας μελέτης χρησιμοποίησαν διάφορα αποτελέσματα από τη θεωρία χορδών και, το 2021, ανακάλυψαν τρόπους κατασκευής τοπολογικών σολιτονίων χρησιμοποιώντας τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Η θεωρία χορδών είναι κλάδος της θεωρητικής φυσικής,μελετώντας τη δυναμική της αλληλεπίδρασης των αντικειμένων όχι ως σημειακά σωματίδια, αλλά ως μονοδιάστατα εκτεταμένα αντικείμενα, τις λεγόμενες κβαντικές χορδές. Αυτή η θεωρία είναι μια από τις προσπάθειες συνδυασμού της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και της κβαντικής φυσικής.
Η βαρύτητα και ο κβαντικός κόσμος θεωρούνται ιστορικάαντίθετα, διαφορετικές διαδικασίες. Όμως, σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. οι επιστήμονες προσπαθούσαν να δημιουργήσουν μια «θεωρία των πάντων»—για να ενοποιήσουν τη σχετικότητα και τον κβαντικό κόσμο. Στην πορεία, οι φυσικοί δημιούργησαν πολλές πολύ ασυνήθιστες θεωρίες, μία από αυτές είναι η θεωρία χορδών.
Γιατί είναι τόσο σημαντική η νέα μελέτη;
Η ιδιαιτερότητα της νέας μελέτης είναι ακριβώς αυτή:εξηγεί βασικές θεωρίες σχετικά με την εσωτερική λειτουργία του Σύμπαντος που δεν βρίσκονται σε άλλα μοντέλα. Χρησιμοποιεί τη θεωρία χορδών, η οποία συμβιβάζει την κβαντομηχανική και τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν.
«Αυτή είναι η αρχή μιας υπέροχης έρευναςπρογράμματα. Ελπίζουμε ότι στο μέλλον μπορούμε να προτείνουμε πραγματικά νέους τύπους εξαιρετικά συμπαγών αστέρων, που αποτελούνται από νέους τύπους ύλης από την κβαντική βαρύτητα».
Διαβάστε περισσότερα:
Μια φωτογραφία εμφανίστηκε μέσα στη δεύτερη βαθύτερη υποβρύχια καταβόθρα στον κόσμο
Δείτε τι συνέβη στον Ερμή όταν έφτασε όσο πιο κοντά στον Ήλιο
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τη φύση του μυστηριώδους αρχαίου «τέρατος»
Φωτογραφία εξωφύλλου: Yukterez