Naukowcy od lat badają niezwykły kosmiczny obiekt, który „działa” jak czarna dziura
Problem w tym, że ten obiekt —hipotetyczny. Naukowcom nie udało się jeszcze zaobserwować ich w kosmosie. To, czy te tajemnicze obiekty naprawdę istnieją, to duże pytanie. Jednak w niedawnym badaniu fizyk z Indii mógł odkryć nową właściwość gwiazd Buchdahla, która może pomóc w odpowiedzi na to pytanie.
Jak „działają” czarne dziury?
Generalnie astronomowie są co do tego zgodniczarne dziury naprawdę istnieją. Naukowcy wszędzie obserwują dowody na ich istnienie (o głównych dowodach na ich istnienie pisali już wcześniej High-Tech).
Pomysł artysty na sąsiedztwo czarnej dziury. Ilustracja: ESO/L. Kalkada
Astronomowie rozumieją również, jak powstają czerniedziury: są to pozostałości po katastrofalnym zapadaniu się grawitacyjnym masywnych gwiazd. Kiedy umierają, żadna siła w naturze nie jest w stanie utrzymać ich ciężaru. Dlatego te skazane na zagładę obiekty nadal „napierają się” w nieskończoność.
Martwe gwiazdy
Jednak naukowcy nie rozumieją jeszcze, jak to zrobićobiekt może się skurczyć, nie zamieniając się w czarną dziurę. Astronomowie wiedzą już o istnieniu białych karłów, które „ważą” jak Słońce, ale są wielkości Ziemi. Fizycy badają także naturę gwiazd neutronowych, które dodatkowo kompresują masę gwiazdy do rozmiarów miasta. Nie wiadomo jednak, czy istnieje jeszcze mniejszy obiekt, któremu udało się uniknąć stania się czarną dziurą.
Gwiazdy Buchdala
W 1959 roku niemiecko-australijski fizyk HansBuchdahl badał, jak może zachowywać się „idealna gwiazda” (która jest idealną kulistą grudką materii), jeśli jest maksymalnie ściśnięta. W miarę jak zlepek materii stawał się coraz mniejszy, gęstość obiektu wzrastała, co zwiększało intensywność przyciągania grawitacyjnego. Korzystając z obliczeń z ogólnej teorii względności Einsteina, Buchdahl znalazł bezwzględną dolną granicę wielkości „gwiazdy”, która jest tak gęsta, jak to tylko możliwe, bez przekształcania się w czarną dziurę. Jest równa 9/4 masy „gwiazdy” pomnożonej przez stałą grawitacji Newtona (G) i podzielonej przez prędkość światła (299 792 458 m/s) do kwadratu.
Zatem dzięki obliczeniom naukowiec otrzymałnajgęstszy obiekt w kosmosie. Ale jeśli choć trochę skompresujesz, granica Buchdahla zostanie przekroczona i gwiazda stanie się czarną dziurą. Poniżej tej wartości obiekt powinien zawsze stać się czarną dziurą, przynajmniej według ogólnej teorii względności.
Co odkrył naukowiec?
Szukaj egzotycznych obiektów, które się znajdująna skraju tej granicy, tak zwane gwiazdy Buchdahla, stały się popularnym zajęciem zarówno teoretyków, jak i obserwatorów, powiedział Paul M. Sutter, profesor astrofizyki na Uniwersytecie SUNY Stony Brook i Instytucie Flatiron w New Yorku. W nowym badaniu Naresh Dadhich, fizyk z Międzyuczelnianego Centrum Astronomii i Astrofizyki w Pune w Indiach, być może odkrył zaskakującą właściwość takich ciał. O swoich odkryciach opowiedział w artykule opublikowanym na serwerze preprintów arXiv.org, który nie został jeszcze zrecenzowany.
Ilustracja: NASA
Dadhich, który nadaje nazwy gwiazdom Buchdahla„symulatory czarnych dziur” badały, co dzieje się z energią hipotetycznej gwiazdy, gdy zaczyna ona zapadać się w „obiekty graniczne”. Po wykonaniu obliczeń odkrył coś zaskakującego: zanim gwiazda osiągnęła granicę Buchdahla, całkowita energia kinetyczna była równa połowie energii potencjalnej.
Ten stosunek dotyczy wielusytuacje w astronomii, gdy siła grawitacji jest w równowadze z innymi. Oznacza to, że teoretycznie gwiazdy Buchdahla mogą istnieć jako stabilny obiekt o już dobrze zbadanych właściwościach.
„Horyzont zdarzeń czarnej dziury blokuje naszwyobrażenie o tym, co się w nim kryje. Ale możemy zbadać, z czego zbudowane są gwiazdy Buchdahla. W ten sposób możemy zrozumieć, jak wygląda wnętrze czarnej dziury” – wyjaśnia autor badania dla Live Science.
Ostatni problem
Znalezienie gwiazdy Buchdahla to inna sprawa.Do chwili obecnej nie jest znany układ materii, który mógłby stworzyć taki obiekt. Jednak badania Dadicha sugerują, jak to może działać. Konieczne będą dalsze badania, aby zrozumieć, jakie inne właściwości mają te egzotyczne obiekty i co mogą powiedzieć naukowcom o czarnych dziurach.
Czytaj więcej:
Odnaleziony 20 lat temu Blazar okazał się obiektem ekstremalnym
TESS odkryła „nową Ziemię”: kamienna planeta z wodą znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania
Spójrz na konsekwencje zderzenia dwóch gwiazd w 1181 roku