Περίεργα “ρώσικα αστέρια κούκλας” που προβλέπονται χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν
Μια πρόσφατα αναπτυγμένη λύση για τις εξισώσεις στην καρδιά της πιο επαναστατικής θεωρίας του Άλμπερτ Αϊνστάιν προτείνει ότι τα υποθετικά αστέρια που ονομάζονται «νεστάρ» θα μπορούσαν να αποτελούνται από βαρυτικά στοιβαγμένα αστέρια ή «γκραβαστάρ», όπως οι ρωσικές κούκλες τσαγιού, γνωστές και ως κούκλες matryoshka.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά πράγματα σχετικά με τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν του 1915, τη γενική σχετικότητα, είναι ο εκπληκτικός αριθμός των κοσμικών αντικειμένων που προβλέπονται από τις κεντρικές εξισώσεις του.
Εκτός από την πρόβλεψη ότι η βαρύτητα προκύπτει από αντικείμενα με μάζα που καμπυλώνει το ύφασμα του χωροχρόνου, η γενική σχετικότητα έχει δημιουργήσει θεωρίες για τις μαύρες τρύπες και τους κυματισμούς που δημιουργούν σε αυτό το ύφασμα που ονομάζεται βαρυτικά κύματα. Η ύπαρξη αυτών των δύο πραγμάτων έχει επιβεβαιωθεί μέσω παρατήρησης. Ωστόσο, οι αντι-μαύρες τρύπες που ονομάζονται λευκές τρύπες και οι «σκουληκότρυπες» που δυνητικά τις συνδέουν με τις μαύρες τρύπες, είναι άλλες ιδέες που βασίζονται στη γενική σχετικότητα που έχουν παραμείνει καθαρά θεωρητικές. Μόνο ο χρόνος θα δείξει εάν ο Αϊνστάιν μπορεί να θεωρηθεί ξανά σωστός σε αυτό το μέτωπο.
Για το σκοπό αυτό, μια άλλη θεωρητική ιδέα προέκυψε από τη γενική σχετικότητα το 2001: η έννοια των «βαρυτικών αστεριών» ή συμπαγών αντικειμένων με πυρήνες σκοτεινής ενέργειας. Η σκοτεινή ενέργεια είναι η δύναμη που φαίνεται να επιταχύνει τη διαστολή του σύμπαντος. Στους gravastars, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η σκοτεινή ενέργεια θα ασκούσε αρνητική πίεση για να προστατεύσει τα αστέρια από τις δικές τους εσωτερικές βαρυτικές δυνάμεις.
Σχετίζεται με: 10 ανακαλύψεις που αποδεικνύουν ότι ο Αϊνστάιν είχε δίκιο για το σύμπαν – και 1 ανακάλυψη που αποδεικνύει ότι έχει δίκιο
Τώρα, μια νέα λύση στη γενική σχετικότητα προτείνει μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή των λεγόμενων gravastars. Μπορούν να στοιβάζονται, το ένα μέσα στο άλλο, για να δημιουργήσουν μια σειρά από «φωλιές».
«Το αστέρι είναι σαν μια κούκλα Matryoshka· η λύση μας στις εξισώσεις πεδίου επιτρέπει μια ολόκληρη σειρά ένθετων Gravastars», είπε ένας από τους προγραμματιστές λύσεων, ο θεωρητικός φυσικός του Πανεπιστημίου Goethe, Daniel Jampolski. είπε σε δήλωσή του.
Μάθετε για τα Gravastars (όπως οι μαύρες τρύπες, αλλά διαφορετικά)
Μόλις ένα χρόνο μετά τη δημοσίευση της θεωρίας της γενικής σχετικότητας στην ευρύτερη επιστημονική κοινότητα, και ενώ υπηρετούσε στην πρώτη γραμμή του Α' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Γερμανός φυσικός Karl Schwarzschild ανέπτυξε την πρώτη λύση στις εξισώσεις πεδίου, εκπλήσσοντας ακόμη και τον Αϊνστάιν που πίστευε ότι η λύση θα χρειαζόταν. χρόνια να αναπτυχθεί.
Μέσα στη λύση του Schwarzschild υπήρχαν δύο χαρακτηριστικά που τελικά οδήγησαν στη γέννηση της έννοιας της μαύρης τρύπας. Ο Γερμανός φυσικός προέβλεψε ότι σε μια ορισμένη ακτίνα ενός σώματος με μάζα, η ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από αυτό το σώμα θα πρέπει να αυξηθεί σε μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.
Για τα περισσότερα αντικείμενα, αυτή η ακτίνα Schwarzschild είναι βαθιά κάτω από την επιφάνειά τους. Για τον Ήλιο, για παράδειγμα, βρίσκεται 1,9 μίλια (3 χιλιόμετρα) από τον πυρήνα του άστρου μας, ο οποίος έχει συνολική ακτίνα 434.000 μίλια (700.000 χιλιόμετρα). Ωστόσο, εάν ένα αστέρι μπορούσε να καταρρεύσει και η ακτίνα του να συρρικνωθεί κάτω από την ακτίνα Schwarzschild, αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα ένα αντικείμενο με μάζα Εξωτερικός Όρια από τα οποία ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει. Αυτό οδήγησε στην ιδέα ενός ορίζοντα γεγονότων μαύρης τρύπας.
Ακόμη πιο συναρπαστική, η λύση του Schwarzschild προτείνει ότι μπορεί να υπάρχει ένα σημείο στο οποίο η ύλη είναι τόσο πυκνή που ακόμη και οι ίδιες οι εξισώσεις της γενικής σχετικότητας πρέπει να καταρρεύσουν. Αυτό έγινε γνωστό ως η κεντρική μοναδικότητα της μαύρης τρύπας, όπου όλες οι γνωστές φυσικές θεωρίες δεν είχαν πλέον νόημα.
Αυτές οι έννοιες επιβεβαιώθηκαν το 1971 όταν η ανθρωπότητα ανακάλυψε την πρώτη μαύρη τρύπα, ακολουθούμενη τη δεκαετία του 2000 από την ανακάλυψη ότι μια ισχυρή ραδιοφωνική πηγή στην καρδιά του Γαλαξία είναι πράγματι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με μάζα 4,5 εκατομμύρια φορές τη μάζα της Ήλιος. Αυτό το τεράστιο κενό στον γαλαξία μας ονομάζεται Τοξότης Α* (Sgr A*).
Η οπτική εμφάνιση των μαύρων οπών, όπως χαρτογραφήθηκε από τη γενική σχετικότητα, επιβεβαιώθηκε επίσης απίστευτα το 2019, όταν μια εικόνα ενός λαμπερού δακτυλίου υλικού γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του γαλαξία Messier 87 αποκαλύφθηκε στο κοινό μέσω της εκδήλωσης. ορίζοντας. Συνεργασία τηλεσκοπίων.
Τα Gravastars, ή «βαρυτικά συμπυκνωμένα αστέρια», θεωρητικοποιήθηκαν από τον Paul Mazur και τον Emil Mottola το 2001 ως εναλλακτική λύση στις μαύρες τρύπες.
Από την άποψη των θεωρητικών φυσικών, τα gravastars έχουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις μαύρες τρύπες. Είναι σχεδόν τόσο συμπαγείς όσο οι μαύρες τρύπες και έχουν βαρυτική επίδραση στην επιφάνειά τους τόσο ισχυρή όσο αυτή μιας μαύρης τρύπας, φέρνοντας έτσι μια ισχυρή ομοιότητα. Υπάρχουν όμως βασικές διαφορές. Για παράδειγμα, τα gravastars δεν έχουν ορίζοντες γεγονότων, και επομένως δεν μπλοκάρουν το φως, και συνεπώς τις πληροφορίες, πίσω από μια μονόδρομη «οθόνη». Δεύτερον, δεν θα υπήρχαν ιδιομορφίες στους πυρήνες των gravastars, οι οποίοι πιστεύεται ότι έχουν πυρήνες σκοτεινής ενέργειας.
Αυτή η συνταγή για αστέρια gravasta από τους Mazur και Mottola περιλαμβάνει ένα λεπτό, σχεδόν άπειρο δέρμα από συνηθισμένη ύλη που είναι δύσκολο για τους επιστήμονες να εξηγήσουν. Ο Nestars ξεφορτώνεται αυτό, υποδηλώνοντας ότι το τμήμα “στοίβαξης” θα έχει ως αποτέλεσμα ένα κάπως παχύτερο κέλυφος υλικού.
«Είναι λίγο πιο εύκολο να φανταστεί κανείς ότι κάτι τέτοιο θα μπορούσε να υπάρχει», είπε ο Jampolski.
Ωστόσο, φυσικά, μόνο και μόνο επειδή οι εξισώσεις πεδίου της γενικής σχετικότητας επιτρέπουν την ύπαρξη ενός αντικειμένου στο σύμπαν, δεν σημαίνει ότι το αντικείμενο πρέπει να υπάρχει.
«Δυστυχώς, δεν έχουμε ακόμη ιδέα πώς θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένα τέτοιο αστέρι», δήλωσε στη δήλωση ο Luciano Rizzola, συν-δημιουργός της θεωρίας Nestar και θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Goethe. «Αλλά ακόμα κι αν δεν υπάρχουν αστέρια, η εξερεύνηση των μαθηματικών ιδιοτήτων αυτών των λύσεων θα μας βοηθήσει τελικά να κατανοήσουμε καλύτερα τις μαύρες τρύπες».
Μια τέτοια έρευνα είναι επίσης χρήσιμη, ακόμη και αν η αρχική θεωρία δεν λειτουργεί, επειδή δείχνει συναρπαστικές μεθόδους που γεννήθηκαν από μια θεωρία που εξετάστηκε για πρώτη φορά πριν από περισσότερο από έναν αιώνα.
«Είναι αξιοσημείωτο ότι ακόμη και 100 χρόνια αφότου ο Schwarzschild έδωσε την πρώτη του λύση στις εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, μπορούν ακόμα να βρεθούν νέες λύσεις», κατέληξε ο Rizzola. “Είναι λίγο σαν να βρίσκεις ένα χρυσό νόμισμα σε ένα μονοπάτι που πολλοί άλλοι έχουν ανακαλύψει στο παρελθόν.”
Αυτή η έρευνα δημοσιεύτηκε στις 15 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Κλασική και κβαντική βαρύτητα.
Αρχικά δημοσιεύτηκε στις Ιστοσελίδα Space.com.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”