Hoewel het mysterieuze object van een nieuw type voorlopig een hypothetische wiskundige constructie is, nieuwe simulaties,
Hoe is het allemaal begonnen?
Er zou geen nieuw onderzoek zijn zonder zwaartekrachtgolven Dit zijn veranderingen in het zwaartekrachtveld die zich als golven voortbewegen. Ze worden uitgezonden door bewegende massa's, maar na straling worden ze ervan gescheiden en bestaan ze onafhankelijk van deze massa's. Wiskundig gerelateerd aan een verstoring van de ruimtetijdmetriek en kan worden omschreven als ‘ruimtetijdrimpelingen’. Met andere woorden: dit zijn fluctuaties in de ruimte-tijd die zich verwijderen van massieve objecten die met versnelling bewegen. Hoe hoger de versnelling en massa van een object, hoe groter de trilling.
Voor het eerst over zwaartekrachtgolven gesprokenuitstekende natuurkundige Albert Einstein, die een eeuw geleden hun bestaan voorspelde binnen het raamwerk van de algemene relativiteitstheorie (GTR). Ze werden echter pas in 2015 ontdekt en dit schokte de wereld van de astrofysica omdat het het bestaan van zwarte gaten bevestigde.
Zwart gat-concept. Foto: Alain
Een zwart gat is een gebied in de ruimte-tijdmet zo'n sterke aantrekkingskracht dat er geen deeltjes of elektromagnetische straling uit kunnen komen. De grens van dit gebied wordt de waarnemingshorizon genoemd. In het voorjaar van 2019 toonden media over de hele wereld de eerste foto van een zwart gat (meer precies, zijn "silhouet"). De persconferentie, waar de resultaten van de wetenschappelijke ontdekking werden gepresenteerd, vond plaats in zes steden tegelijk - van Washington tot Brussel en Tokio.
Wat als?
Geïnspireerd door deze ontdekkingen heeft een team van wetenschappersDe Johns Hopkins Universiteit besloot de mogelijkheid te bestuderen van andere objecten die in theorie soortgelijke zwaartekrachteffecten zouden kunnen veroorzaken, maar die door sensoren op aarde als zwarte gaten worden gelezen. Natuurkundigen noemden dergelijke objecten topologische solitonen. Nieuwe simulaties geven een van hen realistisch weer. Van een afstand lijkt het op een wazige foto van een zwart gat, maar van dichtbij is het iets heel anders.
Wat is een soliton?
In dit stadium is het object hypothetisch.Maar het feit dat het team het heeft gebouwd met behulp van wiskundige vergelijkingen en heeft laten zien hoe het eruit ziet door middel van simulaties, suggereert dat er mogelijk andere soorten hemellichamen in de ruimte zijn, die zelfs voor de beste telescopen op aarde verborgen zijn.
Volgens de verkregen gegevens, de topologischede soliton vervormt de ruimte net als een zwart gat, maar gedraagt zich anders. Het zendt zwakke lichtstralen uit die niet kunnen ontsnappen aan de sterke zwaartekracht van een echt gat.
Videoclip die de effecten laat zien van zwaartekrachtlenzen, veroorzaakt door de afwezigheid van een object in de gezichtslijn van de waarnemer, een zwart gat en een topologische soliton.
Credits: Pierre Heidmann / Johns Hopkins University
‘Licht is sterk gebogen, maar in plaats vangeabsorbeerd, zoals in een zwart gat, verdwijnt het in bizarre bewegingen, totdat het op een gegeven moment chaotisch naar je terugkeert. Je ziet de donkere vlek niet. Het enige wat je ziet is een “waas”, wat betekent dat het licht wild rond dit vreemde object draait”, schrijven de auteurs van het onderzoek.
Het zwaartekrachtveld van een zwart gat is zosterk dat licht er op een bepaalde afstand van het centrum omheen kan draaien, net zoals de aarde om de zon draait. Het definieert de rand van de ‘schaduw’ van het zwarte gat, zodat eventueel invallend licht in de ‘gebeurtenishorizon’ terechtkomt en niet kan ontsnappen.
Wat hebben de wetenschappers gedaan?
Natuurkundigen van Hopkins hebben er verschillende gesimuleerdscenario's waarbij beelden van de ruimte worden gebruikt alsof ze door een camera zijn vastgelegd, waarbij een zwart gat en een topologische soliton voor de lens worden geplaatst. Als gevolg hiervan ontvingen ze vervormde beelden als gevolg van de zwaartekrachtinvloed van massieve lichamen.
Solitons dienen als de beste modellen van hoeNieuwe objecten met kwantumzwaartekracht zien er uit in vergelijking met zwarte gaten. Ze hadden eerder modellen gemaakt van bosonische sterren, zwaartekrachtsterren en andere hypothetische objecten die vergelijkbare zwaartekrachteffecten konden hebben als exotische vormen van materie.
Zwart gat-concept: Creazilla
“Dit is de eerste simulatie van astrofysisch significante aardobjecten van de snaartheorie, omdat we de verschillen tussen een topologische soliton en een zwart gat kunnen karakteriseren alsof een waarnemer ze aan de hemel ziet”, leggen de auteurs van het onderzoek uit.
Wat heeft de snaartheorie ermee te maken?
De auteurs van de nieuwe studie gebruikten verschillende resultaten uit de snaartheorie en ontdekten in 2021 manieren om topologische solitonen te construeren met behulp van Einsteins algemene relativiteitstheorie.
Snaartheorie is een tak van de theoretische natuurkunde,het bestuderen van de dynamiek van de interactie van objecten niet als puntdeeltjes, maar als eendimensionale verlengde objecten, de zogenaamde kwantumstrings. Deze theorie is een van de pogingen om de Algemene Relativiteitstheorie en de kwantumfysica te combineren.
Zwaartekracht en de kwantumwereld worden historisch bekekentegenovergestelde, verschillende processen. Maar volgens onderzoekers is dit niet helemaal waar. wetenschappers probeerden een ‘theorie van alles’ te creëren – om de relativiteitstheorie en de kwantumwereld te verenigen. Daarbij creëerden natuurkundigen veel zeer ongebruikelijke theorieën, waaronder de snaartheorie.
Waarom is de nieuwe studie zo belangrijk?
De eigenaardigheid van de nieuwe studie is precies dit:het verklaart basistheorieën over de innerlijke werking van het heelal die niet in andere modellen voorkomen. Het maakt gebruik van de snaartheorie, die de kwantummechanica en Einsteins zwaartekrachttheorie met elkaar verzoent.
“Dit is het begin van een prachtig onderzoekprogramma's. We hopen dat we in de toekomst daadwerkelijk nieuwe soorten ultracompacte sterren kunnen voorstellen, samengesteld uit nieuwe soorten materie uit de kwantumzwaartekracht.”
Lees verder:
Er verscheen een foto in het op één na diepste onderwater-sinkhole ter wereld
Zie wat er met Mercurius gebeurde toen het zo dicht mogelijk bij de zon kwam
Wetenschappers hebben de aard van het mysterieuze oude "monster" ontdekt
Omslagfoto: Yuktérez