Hoci záhadný objekt nového typu je zatiaľ hypotetická matematická konštrukcia, nové simulácie,
Ako sa to všetko začalo?
Bez gravitácie by nebolo nového výskumuvlny Ide o zmeny v gravitačnom poli, ktoré sa šíria ako vlny. Vyžarujú ich pohybujúce sa hmoty, no po ožiarení sú od nich oddelené a existujú nezávisle od týchto hmôt. Matematicky súvisí s poruchou časopriestorovej metriky a možno ju opísať ako „časopriestorové vlnky“. Inými slovami, ide o fluktuácie časopriestoru, ktoré sa vzďaľujú od masívnych objektov pohybujúcich sa so zrýchlením. Čím vyššie je zrýchlenie a hmotnosť objektu, tým väčšia je vibrácia.
Prvýkrát hovoríme o gravitačných vlnáchvynikajúci fyzik Albert Einstein, ktorý pred storočím predpovedal ich existenciu v rámci všeobecnej teórie relativity (GTR). Boli však objavené až v roku 2015 a to šokovalo svet astrofyziky, pretože potvrdilo existenciu čiernych dier.
Koncept čiernej diery. Foto: Alain
Čierna diera je oblasť časopriestorumajú takú silnú gravitačnú príťažlivosť, že ju nemôžu opustiť žiadne častice ani elektromagnetické žiarenie. Hranica tejto oblasti sa nazýva horizont udalostí. Na jar 2019 médiá po celom svete ukázali prvú fotografiu čiernej diery (presnejšie jej „siluety“). Tlačová konferencia, na ktorej boli prezentované výsledky vedeckého objavu, sa konala v šiestich mestách naraz – od Washingtonu po Brusel a Tokio.
Čo ak…?
Inšpirovaný týmito objavmi, tím vedcovUniverzita Johnsa Hopkinsa sa rozhodla študovať možnosť iných objektov, ktoré by teoreticky mohli vyvolať podobné gravitačné efekty, ale senzory na Zemi ich čítali ako čierne diery. Fyzici nazývali takéto objekty topologické solitóny. Nové simulácie realisticky zobrazujú jednu z nich. Z diaľky to vyzerá ako rozmazaná fotografia čiernej diery, no zblízka je to niečo úplne iné.
Čo je to soliton?
V tejto fáze je objekt hypotetický. Ale skutočnosť, že tím ho postavil pomocou matematických rovníc a ukázal, ako to vyzerá prostredníctvom simulácií, naznačuje, že vo vesmíre môžu byť iné typy nebeských telies, ktoré sa skrývajú aj pred tými najlepšími teleskopmi na Zemi.
Podľa získaných údajov topologickésoliton deformuje priestor rovnako ako čierna diera, ale správa sa inak. Vyžaruje slabé lúče svetla, ktoré nemôžu uniknúť silnej gravitačnej sile skutočnej diery.
Videoklip zobrazujúci účinky gravitačnej šošovky spôsobené absenciou objektu v zornom poli pozorovateľa, čiernej diery a topologického solitónu.
Poďakovanie: Pierre Heidmann / Univerzita Johnsa Hopkinsa
„Svetlo je veľmi ohnuté, ale namiesto tohoabsorbovaný, ako v čiernej diere, sa rozptýli v bizarných pohyboch, až kým sa k vám v určitom bode nevráti chaotickým spôsobom. Nevidíš tmavú škvrnu. Všetko, čo vidíte, je „rozmazanie“, čo znamená, že svetlo sa divoko točí okolo tohto zvláštneho objektu,“ píšu autori štúdie.
Gravitačné pole čiernej diery je takésilné, že svetlo sa okolo neho môže otáčať v určitej vzdialenosti od stredu, rovnako ako sa Zem otáča okolo Slnka. Vymedzuje okraj „tieňa“ čiernej diery, takže akékoľvek dopadajúce svetlo skončí v „obzore udalostí“ a nemôže uniknúť.
Čo urobili vedci?
Fyzici z Hopkins ich simulovali niekoľkoscenáre využívajúce obrazy vesmíru, ako keby boli zachytené kamerou, umiestnením čiernej diery a topologického solitónu pred objektív. V dôsledku toho dostali skreslené obrázky v dôsledku gravitačného vplyvu masívnych telies.
Solitons slúžia ako najlepšie modely toho, akoNové objekty kvantovej gravitácie vyzerajú v porovnaní s čiernymi dierami. Predtým vytvorili modely bosonických hviezd, gravitačných hviezd a iných hypotetických objektov, ktoré by mohli mať podobné gravitačné účinky ako exotické formy hmoty.
Koncept čiernej diery: Creazilla
„Toto je prvá astrofyzikálne významná simuláciaobjekty teórie strún, keďže rozdiely medzi topologickým solitónom a čiernou dierou môžeme charakterizovať tak, ako keby ich pozorovateľ videl na oblohe,“ vysvetľujú autori štúdie.
Čo s tým má teória strún spoločné?
Autori novej štúdie použili rôzne výsledky z teórie strún a v roku 2021 objavili spôsoby konštrukcie topologických solitónov pomocou Einsteinovej všeobecnej teórie relativity.
Teória strún je odbor teoretickej fyziky,štúdium dynamiky interakcie objektov nie ako bodových častíc, ale ako jednorozmerných rozšírených objektov, takzvaných kvantových strún. Táto teória je jedným z pokusov spojiť všeobecnú teóriu relativity a kvantovú fyziku.
Gravitácia a kvantový svet sú historicky považovanéopačné, odlišné procesy. Podľa výskumníkov to však nie je úplne pravda. vedci sa snažili vytvoriť „teóriu všetkého“ – zjednotiť relativitu a kvantový svet. V tomto procese fyzici vytvorili mnoho veľmi neobvyklých teórií, jednou z nich je teória strún.
Prečo je nová štúdia taká dôležitá?
Zvláštnosťou novej štúdie je práve toto:vysvetľuje základné teórie o vnútornom fungovaní vesmíru, ktoré sa v iných modeloch nenachádzajú. Využíva teóriu strún, ktorá spája kvantovú mechaniku a Einsteinovu teóriu gravitácie.
„Toto je začiatok úžasného výskumuprogramy. Dúfame, že v budúcnosti budeme môcť skutočne navrhnúť nové typy ultrakompaktných hviezd zložených z nových typov hmoty z kvantovej gravitácie.
Čítaj viac:
Vo vnútri druhého najhlbšieho podvodného ponoru na svete sa objavila fotografia
Pozrite sa, čo sa stalo s Merkúrom, keď sa dostal čo najbližšie k Slnku
Vedci zistili povahu tajomného starovekého „monštra“
Titulná fotka: Yukterez