Forskare har i flera år studerat ett ovanligt kosmiskt objekt som "fungerar" som ett svart hål, ser ut som
Problemet är att det här objektet —hypotetisk. Forskare har ännu inte kunnat observera dem i rymden. Huruvida dessa mystiska föremål verkligen existerar är en stor fråga. Men i en nyligen genomförd studie kan en fysiker från Indien ha upptäckt en ny egenskap hos Buchdahl-stjärnor som kan hjälpa till att svara på denna fråga.
Hur "svarta hål" fungerar?
I allmänhet är astronomer överens om detsvarta hål finns verkligen. Forskare observerar bevis på deras existens överallt (High-Tech skrev tidigare om de viktigaste bevisen för deras existens).
En konstnärs intryck av ett svart håls omgivning. Illustration: ESO/L. Calçada
Astronomer förstår också hur svarta bildashål: dessa är resterna av den katastrofala gravitationskollapsen av massiva stjärnor. När de dör kan ingen kraft i naturen bära upp sin egen vikt. Därför fortsätter dessa dömda föremål att "trycka sig själva" i det oändliga.
Döda stjärnor
Men forskarna förstår ännu inte hurett föremål kan krympa utan att förvandlas till ett svart hål. Astronomer vet redan om förekomsten av vita dvärgar, som "väger" som solen, men är lika stora som jorden. Fysiker studerar också neutronstjärnornas natur, som ytterligare komprimerar stjärnans massa till storleken av en stad. Men det är okänt om det finns ett ännu mindre föremål som lyckats undvika att bli ett svart hål.
Buchdahls stjärnor
1959, tysk-australiensiska fysikern HansBuchdahl studerade hur en "ideal stjärna" (som är en idealisk sfärisk klump av materia) kan bete sig om den komprimeras så mycket som möjligt. När materieklumpen blev mindre och mindre ökade föremålets densitet, vilket gjorde attraktionen av gravitationen mer intensiv. Med hjälp av beräkningar från Einsteins allmänna relativitetsteori hittade Buchdahl en absolut nedre gräns för storleken på en "stjärna" som är så tät som möjligt utan att förvandlas till ett svart hål. Det är lika med 9/4 av "stjärnans" massa multiplicerat med Newtons gravitationskonstant (G) och dividerat med ljusets hastighet (299 792 458 m/s) i kvadrat.
Således, tack vare beräkningar, fick forskarendet tätaste föremålet i rymden. Men om du komprimerar det ens lite, kommer Buchdahl-gränsen att övervinnas och stjärnan blir ett svart hål. Under detta värde ska ett föremål alltid bli ett svart hål, åtminstone enligt allmän relativitet.
Vad fick forskaren reda på?
Sök efter exotiska föremål som finnsvid kanten av denna gräns, så kallade Buchdahl-stjärnor, har blivit en populär sysselsättning för både teoretiker och observatörer, sa Paul M. Sutter, forskningsprofessor i astrofysik vid SUNY Stony Brook University och York. I en ny studie kan Naresh Dadhich, en fysiker vid Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics i Pune, Indien, ha upptäckt en överraskande egenskap som sådana kroppar har. Han berättade om sina upptäckter i en artikel publicerad på preprint-servern arXiv.org, som ännu inte har granskats av fackmän.
Illustration: NASA
Dadhich, som namnger stjärnorna i Buchdahl"svarta hålssimulatorer," studerade vad som händer med energin hos en hypotetisk stjärna när den börjar kollapsa till "gränsobjekt." Efter att ha gjort beräkningarna upptäckte han något överraskande: när stjärnan nådde Buchdahl-gränsen var den totala kinetiska energin lika med hälften av den potentiella energin.
Detta förhållande gäller mångasituationer inom astronomi när tyngdkraften är i balans med andra. Detta innebär att Buchdahl-stjärnor teoretiskt sett kan existera som ett stabilt objekt med redan väl studerade egenskaper.
"Det svarta hålets händelsehorisont blockerar våren uppfattning om vad som finns inuti den. Men vi kan studera vad Buchdahl-stjärnor är gjorda av. På så sätt kan vi förstå hur insidan av ett svart hål är”, förklarar författaren till studien till Live Science.
Det sista problemet
Att hitta Buchdahls stjärna är en annan sak.Hittills finns det inget känt arrangemang av materia som skulle kunna skapa ett sådant objekt. Men Dadichs forskning tyder på hur det kan fungera. Mer forskning kommer att behövas för att förstå vilka andra egenskaper dessa exotiska föremål har och vad de kan berätta för forskare om svarta hål.
Läs mer:
Blazar, som hittades för 20 år sedan, visade sig vara ett extremt föremål
TESS upptäckte en "ny jord": en stenplanet med vatten är i den beboeliga zonen
Titta på konsekvenserna av kollisionen i 1181 av två stjärnor