Sebbene l'oggetto misterioso di nuovo tipo sia, per ora, un'ipotetica costruzione matematica, nuove simulazioni,
Come è iniziato tutto?
Non ci sarebbe nuova ricerca senza gravitazionaleonde Questi sono cambiamenti nel campo gravitazionale che viaggiano come onde. Vengono emessi dalle masse in movimento, ma dopo l'irradiazione si separano da esse ed esistono indipendentemente da queste masse. Matematicamente correlato a una perturbazione della metrica dello spaziotempo e può essere descritto come “increspature dello spaziotempo”. In altre parole, si tratta di fluttuazioni dello spazio-tempo che si allontanano da oggetti massicci che si muovono con accelerazione. Maggiore è l'accelerazione e la massa di un oggetto, maggiore è la vibrazione.
Per la prima volta si parla di onde gravitazionalil'eccezionale fisico Albert Einstein, che un secolo fa ne predisse l'esistenza nel quadro della teoria della relatività generale (GTR). Tuttavia, furono scoperti solo nel 2015 e questo sconvolse il mondo dell’astrofisica poiché confermò l’esistenza dei buchi neri.
Concetto di buco nero. Foto: Alain
Un buco nero è una regione dello spazio-tempoavendo un'attrazione gravitazionale così forte che nessuna particella o radiazione elettromagnetica può lasciarlo. Il confine di questa regione è chiamato orizzonte degli eventi. Nella primavera del 2019, i media di tutto il mondo hanno mostrato la prima fotografia di un buco nero (più precisamente, la sua "silhouette"). La conferenza stampa, in cui sono stati presentati i risultati della scoperta scientifica, si è tenuta in sei città contemporaneamente: da Washington a Bruxelles e Tokyo.
E se...?
Ispirato da queste scoperte, un team di scienziatiLa Johns Hopkins University ha deciso di studiare la possibilità che esistano altri oggetti che potrebbero, in teoria, produrre effetti gravitazionali simili, ma che i sensori sulla Terra li leggono come buchi neri. I fisici chiamavano tali oggetti solitoni topologici. Nuove simulazioni ne raffigurano realisticamente uno. Da lontano sembra la fotografia sfocata di un buco nero, ma da vicino è qualcosa di completamente diverso.
Cos'è un solitone?
In questa fase l'oggetto è ipotetico.Ma il fatto che il team lo abbia costruito utilizzando equazioni matematiche e ne abbia mostrato l’aspetto attraverso simulazioni suggerisce che potrebbero esserci altri tipi di corpi celesti nello spazio, nascosti anche dai migliori telescopi sulla Terra.
Secondo i dati ottenuti, il topologicoil solitone distorce lo spazio proprio come un buco nero, ma si comporta diversamente. Emette deboli fasci di luce che non possono sfuggire alla forte forza gravitazionale di un vero buco.
Videoclip che mostra gli effetti della lente gravitazionale causata dall'assenza di un oggetto nella linea di vista dell'osservatore, di un buco nero e di un solitone topologico.
Credito: Pierre Heidmann / Johns Hopkins University
"La luce è molto piegata, ma invece diassorbito, come in un buco nero, si dissipa in movimenti bizzarri, finché ad un certo punto ritorna a te in maniera caotica. Non vedi la macchia scura. Tutto ciò che vedi è una “sfocatura”, il che significa che la luce gira selvaggiamente attorno a questo strano oggetto”, scrivono gli autori dello studio.
Il campo gravitazionale di un buco nero è cosìforte che la luce può girargli attorno ad una certa distanza dal centro, proprio come la Terra gira intorno al Sole. Definisce il bordo dell’“ombra” del buco nero, in modo che tutta la luce incidente si trovi nell’“orizzonte degli eventi” e non possa sfuggire.
Che cosa hanno fatto gli scienziati?
I fisici della Hopkins ne hanno simulati diversiscenari che utilizzano immagini dello spazio come se fossero catturate da una telecamera, ponendo un buco nero e un solitone topologico davanti all'obiettivo. Di conseguenza, hanno ricevuto immagini distorte a causa dell'influenza gravitazionale di corpi massicci.
I solitoni servono come i migliori modelli di comeNuovi oggetti di gravità quantistica assomigliano ai buchi neri. In precedenza avevano creato modelli di stelle bosoniche, stelle gravitazionali e altri ipotetici oggetti che potrebbero avere effetti gravitazionali simili a forme esotiche di materia.
Il concetto di buco nero: Creazilla
“Questa è la prima simulazione astrofisicamente significativaoggetti della teoria delle stringhe, poiché possiamo caratterizzare le differenze tra un solitone topologico e un buco nero come se un osservatore li vedesse nel cielo”, spiegano gli autori dello studio.
Cosa c’entra la teoria delle stringhe?
Gli autori del nuovo studio hanno utilizzato vari risultati della teoria delle stringhe e, nel 2021, hanno scoperto modi per costruire solitoni topologici utilizzando la teoria generale della relatività di Einstein.
La teoria delle stringhe è una branca della fisica teorica,studiare la dinamica dell'interazione degli oggetti non come particelle puntiformi, ma come oggetti estesi unidimensionali, le cosiddette stringhe quantistiche. Questa teoria è uno dei tentativi di combinare la teoria della relatività generale e la fisica quantistica.
La gravità e il mondo quantistico sono storicamente consideratiprocessi opposti e diversi. Ma, secondo i ricercatori, questo non è del tutto vero. gli scienziati stavano cercando di creare una "teoria del tutto", per unificare la relatività e il mondo quantistico. Nel processo, i fisici hanno creato molte teorie molto insolite, una delle quali è la teoria delle stringhe.
Perché il nuovo studio è così importante?
La peculiarità del nuovo studio è proprio questa:spiega le teorie di base sul funzionamento interno dell'Universo che non si trovano in altri modelli. Utilizza la teoria delle stringhe, che riconcilia la meccanica quantistica e la teoria della gravità di Einstein.
“Questo è l’inizio di una meravigliosa ricercaprogrammi. Ci auguriamo che in futuro si possano effettivamente proporre nuovi tipi di stelle ultracompatte, composte da nuovi tipi di materia proveniente dalla gravità quantistica”.
Leggi di più:
Una foto è apparsa all'interno della seconda dolina sottomarina più profonda del mondo
Guarda cosa è successo a Mercurio quando si è avvicinato il più possibile al Sole
Gli scienziati hanno scoperto la natura del misterioso antico "mostro"
Foto di copertina: Yukterez