Μια πρόσφατα αναπτυγμένη λύση για τις εξισώσεις στην καρδιά του Albert EinsteinΗ πιο επαναστατική θεωρία είναι ότι τα υποθετικά αστέρια, που ονομάζονται «νεστάρ», θα μπορούσαν να κατασκευαστούν από στοιβαγμένα βαρυτικά αστέρια ή «αστέρια grava», όπως οι ρωσικές κούκλες τσαγιού, που ονομάζονται επίσης κούκλες matryoshka.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά πράγματα σχετικά με τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν το 1915, τη Γενική Σχετικότητα, είναι πόσα απίστευτα κοσμικά αντικείμενα προέβλεπαν οι κεντρικές της εξισώσεις.
Όχι μόνο η γενική σχετικότητα προέβλεψε ότι η βαρύτητα προκύπτει από αντικείμενα μεγάλης μάζας που λυγίζουν το ύφασμα του χωροχρόνου, αλλά και θεωρίες για τις μαύρες τρύπες και τα κύματα που δημιουργούν σε αυτό το ύφασμα, που ονομάζονται βαρυτικά κύματα. Η ύπαρξη και των δύο πραγμάτων έχει επιβεβαιωθεί με παρατήρηση. Οι αντι-μαύρες τρύπες, οι λεγόμενες λευκές τρύπες και οι «σκουληκότρυπες» που μπορεί να τις συνδέουν με τις μαύρες τρύπες είναι άλλες ιδέες που βασίζονται στη γενική σχετικότητα, αλλά έχουν παραμείνει καθαρά θεωρητικές. Μόνο ο χρόνος θα δείξει αν ο Αϊνστάιν μπορεί να έχει και πάλι δίκιο σε αυτό το θέμα.
Για το σκοπό αυτό, μια άλλη θεωρητική ιδέα που προέκυψε από τη γενική σχετικότητα το 2001 είναι η έννοια των «αστέρων grava», ή συμπαγών σωμάτων με πυρήνες σκοτεινής ενέργειας. Η σκοτεινή ενέργεια είναι η δύναμη που φαίνεται να επιταχύνει τη διαστολή του σύμπαντος. Για τα αστέρια grava, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η σκοτεινή ενέργεια θα ασκούσε αρνητική πίεση για να προστατεύσει τα αστέρια από τις δικές τους εσωτερικές βαρυτικές δυνάμεις.
Και τώρα μια νέα λύση στη γενική θεωρία της σχετικότητας δείχνει μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή τέτοιων λεγόμενων αστέρων της grava. Θα μπορούσαν να στοιβάζονται το ένα μέσα στο άλλο για να σχηματίσουν μια ακολουθία «Νεστάρ».
Σχετίζεται με: Ο σουπερνόβα του «ελλείποντος κρίκου» συνδυάζει τον θάνατο των αστέρων με το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας ή ενός αστέρα νετρονίων
«Το Nestar είναι σαν μια κούκλα matryoshka. Η επίλυσή μας στις εξισώσεις πεδίου επιτρέπει μια ολόκληρη σειρά από φωλιασμένα gravastars», δήλωσε ένας από τους προγραμματιστές λύσεων, ο θεωρητικός φυσικός Daniel Jampolski του Πανεπιστημίου Goethe, σε μια δήλωση.
Γνωρίστε αστέρια της grava σαν μαύρες τρύπες, αλλά διαφορετικά
Μόλις ένα χρόνο μετά τη διάθεση της γενικής σχετικότητας στην ευρύτερη επιστημονική κοινότητα, ο Γερμανός φυσικός Karl Schwarzschild ανέπτυξε την πρώτη λύση στις εξισώσεις πεδίου της ενώ υπηρετούσε στην πρώτη γραμμή του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου, εκπλήσσοντας ακόμη και τον Αϊνστάιν, ο οποίος πίστευε ότι μια λύση χρειαζόταν χρόνια για να αναπτύσσω.
Υπήρχαν δύο χαρακτηριστικά στη λύση Schwarzschild που θα οδηγούσαν τελικά στην ιδέα της μαύρης τρύπας. Ο Γερμανός φυσικός προέβλεψε ότι σε μια ορισμένη ακτίνα από ένα σώμα με μάζα, η ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από αυτό το σώμα θα έπρεπε να αυξηθεί σε μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.
Για τα περισσότερα σώματα, αυτή η λεγόμενη ακτίνα Schwarzschild θα βρισκόταν βαθιά κάτω από την επιφάνειά τους. για τον Ήλιο, για παράδειγμα, θα ήταν 1,9 μίλια (3 χιλιόμετρα) από την καρδιά του άστρου μας, το οποίο έχει συνολική ακτίνα 434.000 μίλια (700.000 χιλιόμετρα). Ωστόσο, εάν ένα αστέρι μπορούσε να καταρρεύσει και η ακτίνα του θα συρρικνωθεί κάτω από την ακτίνα Schwarzschild, αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα ένα σώμα με εξωτερικός Όριο από το οποίο ούτε το φως μπορούσε να ξεφύγει. Αυτό οδήγησε στην ιδέα του ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας.
Ακόμη πιο παράξενο, η λύση Schwarzschild υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει ένα σημείο όπου η ύλη είναι τόσο πυκνή που ακόμη και οι ίδιες οι εξισώσεις της γενικής σχετικότητας πρέπει να καταρρεύσουν. Αυτό έγινε γνωστό ως η μοναδικότητα της κεντρικής μαύρης τρύπας, στην οποία όλες οι γνωστές φυσικές θεωρίες δεν έχουν πλέον κανένα νόημα.
Αυτές οι έννοιες επιβεβαιώθηκαν το 1971 όταν η ανθρωπότητα ανακάλυψε την πρώτη μαύρη τρύπα. Ακολούθησε τη δεκαετία του 2000 η ανακάλυψη ότι μια ισχυρή ραδιοφωνική πηγή στην καρδιά του Γαλαξία ήταν στην πραγματικότητα μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα με μάζα 4,5 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Αυτή η τεράστια κοιλότητα στον γαλαξία μας ονομάζεται Τοξότης Α* (Sgr A*).
Το οπτικό σχήμα των μαύρων οπών, όπως αντιπροσωπεύεται από τη γενική σχετικότητα, επιβεβαιώθηκε επίσης απίστευτα το 2019 όταν το Event Horizon αποκάλυψε στο κοινό μια εικόνα ενός λαμπερού δακτυλίου υλικού γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά της συνεργασίας των τηλεσκοπίων του γαλαξία Messier 87.
Τα Gravasterns ή «βαρυτικά συμπυκνωμένα αστέρια» θεωρητικοποιήθηκαν το 2001 από τους Pawel Mazur και Emil Mottola ως εναλλακτική λύση στις μαύρες τρύπες.
Από την οπτική γωνία των θεωρητικών φυσικών, οι gravasters έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις μαύρες τρύπες. Είναι σχεδόν τόσο συμπαγείς όσο οι μαύρες τρύπες και έχουν βαρυτική επιρροή στην επιφάνειά τους ουσιαστικά τόσο ισχυρή όσο αυτή μιας μαύρης τρύπας, και επομένως έχουν ισχυρή ομοιότητα. Ωστόσο, υπάρχουν βασικές διαφορές. Από τη μία πλευρά, οι gravasters δεν έχουν ορίζοντα γεγονότων και επομένως δεν εμποδίζουν το φως και επομένως τις πληροφορίες πίσω από μια μονόπλευρη «οθόνη». Δεύτερον, δεν θα υπήρχε ιδιομορφία στην καρδιά των αστεριών της grava, τα οποία αντίθετα πιστεύεται ότι έχουν καρδιές σκοτεινής ενέργειας.
Αυτή η συνταγή γκραβάστερ, που εφευρέθηκε από τους Mazur και Mottola, περιέχει ένα σχεδόν απείρως λεπτό δέρμα από συνηθισμένη ύλη που είναι δύσκολο για τους επιστήμονες να εξηγήσουν. Ο Nestars το εξαλείφει, υποδηλώνοντας ότι το τμήμα “στοίβας” θα είχε ως αποτέλεσμα ένα ελαφρώς παχύτερο κέλυφος ύλης.
«Είναι λίγο πιο εύκολο να φανταστεί κανείς ότι κάτι τέτοιο θα μπορούσε να υπάρχει», είπε ο Jampolski.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
— Οι γιγάντιες μαύρες τρύπες ή οι γαλαξίες ήρθαν πρώτα; Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb μπορεί να έχει μια εκπληκτική απάντηση
– Cosmic Super Bowl; Η μαύρη τρύπα του Γαλαξία διαμορφώνει τον χωρόχρονο σε ποδόσφαιρο
– Νέο μυστηριώδες αντικείμενο θα μπορούσε να είναι η ελαφρύτερη μαύρη τρύπα που έχει δει ποτέ
Αλλά φυσικά, επειδή οι εξισώσεις πεδίου της γενικής σχετικότητας επιτρέπουν την ύπαρξη ενός αντικειμένου στον κόσμο, δεν σημαίνει ότι το αντικείμενο πρέπει να υπάρχει.
«Δυστυχώς, δεν έχουμε ακόμη ιδέα πώς θα μπορούσε να προκύψει ένα τέτοιο αστέρι grava», δήλωσε στη δήλωση ο Luciano Rezzolla, συν-δημιουργός της θεωρίας Nestar και θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Goethe. «Αλλά ακόμα κι αν δεν υπάρχουν νέσταρ, η εξερεύνηση των μαθηματικών ιδιοτήτων αυτών των λύσεων θα μας βοηθήσει τελικά να κατανοήσουμε καλύτερα τις μαύρες τρύπες».
Η έρευνα όπως αυτή είναι χρήσιμη ακόμη και όταν η πρωταρχική θεωρία δεν αθροίζεται, επειδή δείχνει υπέροχα μονοπάτια που προκύπτουν από μια θεωρία που εξετάστηκε για πρώτη φορά πριν από έναν αιώνα.
«Είναι υπέροχο που 100 χρόνια αφότου ο Schwarzschild παρουσίασε την πρώτη του λύση στις εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν από τη γενική σχετικότητα, είναι ακόμα δυνατό να βρεθούν νέες λύσεις», κατέληξε ο Rezzolla. «Είναι λίγο σαν να βρίσκεις ένα χρυσό νόμισμα σε ένα μονοπάτι που έχουν εξερευνήσει πολλοί άλλοι».
Αυτή η έρευνα δημοσιεύτηκε στις 15 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Classical and Quantum Gravity.