Lai gan jauna tipa noslēpumainais objekts pagaidām ir hipotētiska matemātiska konstrukcija, jaunas simulācijas,
Kā tas viss sākās?
Bez gravitācijas nebūtu jaunu pētījumuviļņi Tās ir izmaiņas gravitācijas laukā, kas ceļo kā viļņi. Tos izstaro kustīgas masas, bet pēc starojuma tās no tām tiek atdalītas un pastāv neatkarīgi no šīm masām. Matemātiski saistīts ar telpas un laika metrikas traucējumiem, un to var raksturot kā "telpas laika viļņus". Citiem vārdiem sakot, tās ir telpas laika svārstības, kas attālinās no masīviem objektiem, kas pārvietojas ar paātrinājumu. Jo lielāks ir objekta paātrinājums un masa, jo lielāka ir vibrācija.
Pirmo reizi runājam par gravitācijas viļņiemizcilais fiziķis Alberts Einšteins, kurš pirms gadsimta prognozēja viņu eksistenci vispārējās relativitātes teorijas (GTR) ietvaros. Tomēr tie tika atklāti tikai 2015. gadā, un tas šokēja astrofizikas pasauli, jo apstiprināja melno caurumu esamību.
Melnā cauruma koncepcija. Foto: Alēns
Melnais caurums ir telpas-laika apgabalskam ir tik spēcīga gravitācijas pievilcība, ka daļiņas vai elektromagnētiskais starojums to nevar atstāt. Šī reģiona robežu sauc par notikumu horizontu. 2019. gada pavasarī mediji visā pasaulē demonstrēja pirmo melnā cauruma fotogrāfiju (precīzāk, tā “siluetu”). Preses konference, kurā tika prezentēti zinātniskā atklājuma rezultāti, notika uzreiz sešās pilsētās – no Vašingtonas līdz Briselei un Tokijai.
Ko darīt, ja…?
Iedvesmojoties no šiem atklājumiem, zinātnieku komandaDžona Hopkinsa universitāte nolēma izpētīt citu objektu iespējamību, kas teorētiski varētu radīt līdzīgus gravitācijas efektus, bet sensori uz Zemes tos nolasa kā melnos caurumus. Fiziķi šādus objektus sauca par topoloģiskiem solitoniem. Jaunās simulācijas reālistiski attēlo vienu no tām. No attāluma tas izskatās kā izplūdusi melnā cauruma fotogrāfija, bet tuvumā tas ir kaut kas pavisam cits.
Kas ir solitons?
Šajā posmā objekts ir hipotētisks. Taču fakts, ka komanda to izveidoja, izmantojot matemātiskos vienādojumus un parādīja, kā tas izskatās, izmantojot simulācijas, liecina, ka kosmosā var būt arī cita veida debess ķermeņi, kas slēpjas pat no labākajiem Zemes teleskopiem.
Pēc iegūtajiem datiem topoloģiskāSolitons izkropļo telpu tāpat kā melnais caurums, bet uzvedas savādāk. Tas izstaro vājus gaismas starus, kas nevar izvairīties no reāla cauruma spēcīgā gravitācijas spēka.
Videoklips, kurā parādīta gravitācijas lēcu ietekme, ko izraisa objekta neesamība novērotāja redzamības zonā, melnais caurums un topoloģisks solitons.
Kredīts: Pjērs Heidmans / Džona Hopkinsa universitāte
"Gaisma ir ļoti izliekta, bet tā vietāuzsūcas kā melnajā caurumā, tas izkliedējas dīvainās kustībās, līdz kādā brīdī haotiskā veidā atgriežas pie jums. Tu neredzi tumšo plankumu. Viss, ko jūs redzat, ir "izplūdums", kas nozīmē, ka gaisma mežonīgi griežas ap šo dīvaino objektu," raksta pētījuma autori.
Melnā cauruma gravitācijas lauks ir tādsspēcīga, ka gaisma var riņķot ap to noteiktā attālumā no centra, tāpat kā Zeme riņķo ap Sauli. Tas nosaka melnā cauruma “ēnas” malu, lai jebkura krītošā gaisma nonāktu “notikumu horizontā” un nevarētu aizbēgt.
Ko zinātnieki ir izdarījuši?
Hopkinsa fiziķi ir simulējuši vairākusscenāriji, izmantojot kosmosa attēlus, it kā tos tvertu ar kameru, objektīva priekšā novietojot melno caurumu un topoloģisku solitonu. Rezultātā viņi saņēma izkropļotus attēlus masīvu ķermeņu gravitācijas ietekmes dēļ.
Solitoni kalpo kā labākie modeļi, kāJauni kvantu gravitācijas objekti izskatās līdzīgi, salīdzinot ar melnajiem caurumiem. Viņi iepriekš bija izveidojuši bozona zvaigžņu, gravu zvaigžņu un citu hipotētisku objektu modeļus, kuriem varētu būt līdzīga gravitācijas ietekme kā eksotiskām matērijas formām.
Melnā cauruma koncepcija: Creazilla
"Šī ir pirmā astrofiziski nozīmīga simulācijastīgu teorijas objekti, jo mēs varam raksturot atšķirības starp topoloģisko solitonu un melno caurumu tā, it kā novērotājs tos redzētu debesīs," skaidro pētījuma autori.
Kāds ar to sakars stīgu teorijai?
Jaunā pētījuma autori izmantoja dažādus stīgu teorijas rezultātus un 2021. gadā atklāja veidus, kā konstruēt topoloģiskos solitonus, izmantojot Einšteina vispārējo relativitātes teoriju.
Stīgu teorija ir teorētiskās fizikas nozare,pētot objektu mijiedarbības dinamiku nevis kā punktveida daļiņas, bet kā viendimensionālus paplašinātus objektus, tā sauktās kvantu virknes. Šī teorija ir viens no mēģinājumiem apvienot Vispārējo relativitātes teoriju un kvantu fiziku.
Vēsturiski tiek aplūkota gravitācija un kvantu pasaulepretēji, dažādi procesi. Bet, pēc pētnieku domām, tā nav gluži taisnība. zinātnieki mēģināja izveidot “teoriju par visu”, lai apvienotu relativitāti un kvantu pasauli. Šajā procesā fiziķi radīja daudzas ļoti neparastas teorijas, viena no tām bija stīgu teorija.
Kāpēc jaunais pētījums ir tik svarīgs?
Jaunā pētījuma īpatnība ir tieši šāda:tajā ir izskaidrotas pamata teorijas par Visuma iekšējo darbību, kas nav atrodamas citos modeļos. Tajā tiek izmantota stīgu teorija, kas saskaņo kvantu mehāniku un Einšteina gravitācijas teoriju.
"Tas ir brīnišķīga pētījuma sākumsprogrammas. Mēs ceram, ka nākotnē mēs patiešām varēsim piedāvāt jaunus īpaši kompaktu zvaigžņu veidus, kas sastāv no jauna veida matērijām no kvantu gravitācijas.
Lasīt vairāk:
Otrajā dziļākajā zemūdens iegremdē pasaulē parādījās fotogrāfija
Skatiet, kas notika ar Merkuru, kad tas nokļuva pēc iespējas tuvāk Saulei
Zinātnieki ir noskaidrojuši noslēpumainā senā "briesmoni" dabu
Vāka foto: Yukterez