Mustien aukkojen olemassaolon todisteiden määrästä riippumatta ne pysyvät teoreettisen fysiikan rajoissa. Ominaisuuksiensa - rakenteen, säteilemättömän valon, sijainnin ja toiminnan vuoksi - mustat aukot jäävät varjoon. Mutta kaikki tutkijat, mukaan lukien Stephen Hawking, eivät usko, että perinteisten mustien aukkojen on välttämättä pysyttävä nykyaikaisen fysiikan puitteissa (heillä voi kuitenkin olla ihanteellisia matemaattisia ratkaisuja) - jotkut menevät pidemmälle ja väittävät, että meidän pitäisi korvata ne yhdellä monia vaihtoehtoja.
Joitakin vaihtoehtoja ovat gravastarit, hybridimato-aukot ja kvarkkitähdet. Viime vuonna kaksi astrofyysikkoa - Carlo Rovelli (Toulonin yliopisto, Ranska) ja Francesca Vidotto (Redboundin yliopisto Alankomaissa) - esittivät toisen: teoreettisen objektin nimeltä Planck-tähti (Planckin tähti). Se ei korvaa standardoitua mustan aukon mallia sellaisenaan, se kuvittelee sen uudelleen.
Mustalla aukolla on yleensä kaksi pääkomponenttia: tapahtumahorisontti ja itse singulaarisuus. Tapahtumahorisontti on melko yksinkertainen: se on piste, jonka ylittäessä mikään ei voi jättää mustaa aukkoa. Toisaalta singulariteettia (mustan aukon sydän) on paljon vaikeampaa ymmärtää.
Aika-ajan kaarevuudesta tässä äärettömän tiheässä pisteessä tulee ääretön. Tämän seurauksena emme voi loogisesti ymmärtää, mitä singulariteetissa tapahtuu. Vielä pahempaa: saavutamme rikkoo useita universaaleja sääntöjä tai lakeja kerralla.
Suurin ongelma liittyy siihen, miten musta aukko käsittelee tietoa - tietoa, joka kuvaa kaiken mustan aukon nielemien kvanttiominaisuudet. Fyysikkojen mukaan tietoa ei voida - ei pidä - tuhota, mutta näyttää siltä, että tapahtuu, kun väistämätön singulariteetti imee sen sisään. Tämä mysteeri, jota kutsutaan mustaa aukkoa koskevaksi paradoksiksi, on erittäin tärkeä, mutta palaamme siihen myöhemmin.
Mikä on Planckin tähti?
Mainosvideo:
Planckin tähti nojautuu niin sanottuun "iso pomppu" -hypoteesiin; tämän teorian mukaan maailmankaikkeus on sopeutunut loputtomaan kuoleman ja uudestisyntymisen sykliin. Toisin sanoen, Big Bang ei välttämättä ollut kaiken alku - vain tämä versio maailmankaikkeudesta. Ennen meitä oli toinen universumi: liiallisen laajentumisen jälkeen se supistui, romahti ja alkoi uudelleen (jotain reinkarnaation kaltaista, vain kosmisessa mittakaavassa).
Uskotaan, että tätä elpymistä edeltää supistuminen, päinvastoin kuin iso paukutus, kun maailmankaikkeuden laajeneminen pysähtyy tietyssä pisteessä - etenkin kun aika-ajan keskimääräisestä tiheydestä tulee kriittinen. Kun romahdus alkaa, kaiken olemassa olevan aineen tulisi supistua supertiheeksi tilaksi (ehkä jotain samanlaista kuin mustan aukon singulariteetti).
Palautuminen alkaa heti, kun asia on pakattu Planckin asteikolle; ainakin niin teoria sanoo. Tutkijat uskovat, että jos tarkastelemme uudelleen mahdollisen suuren puristuksen seurauksia, voimme teoriassa harkita mustien aukkojen käyttäytymistä.
Entä jos sen sijaan, että supernovaydin romahtaisi äärettömän tiheään pisteeseen (singulariteetti) - oletuksemme mukaan näin muodostuu tähtimassan mustia aukkoja - tämän romahduksen pysäyttää "kvanttipaine", joka näyttää "estävän elektronin putoamisen ytimeen atomi ".
Tämä ajatus sinänsä ei ole niin järjetön. Loppujen lopuksi erityinen paine - neutronien degeneraatio - voi pysäyttää tähden romahduksen tietyllä massakynnyksellä (jättäen taakseen neutronitähdet tai pulssit), kun taas elektronidegeneraatio suorittaa saman tehtävän tähtillemme, jotka painavat aurinkomme painoa.
Lisäksi kvanttiefekti, joka estää aineen romahtamisen äärettömään tiheyteen, tiedemiehet uskovat suuressa mittakaavassa merkitsevän sitä, että rebound "ei tapahdu, kun maailmankaikkeus saavuttaa Planckin koon, kuten aiemmin odotettiin; se tapahtuu, kun aineen energiatiheys saavuttaa Planckin tiheyden. Maailmankaikkeus "pomppii", kun aineen energiatiheys saavuttaa Planckin asteikon, fysiikan pienimmän mahdollisen koon."
"Toisin sanoen, kvanttipainovoimasta voi tulla merkitystä, kun maailmankaikkeuden tilavuus on 75 suuruusluokkaa suurempi kuin Planckin tilavuus", arXiv-lohkossa julkaistun artikkelin kirjoittajat kirjoittavat.
Planckin tähtiä etsimässä
Tietysti, jos jokin näistä "esineistä" on olemassa, se on käsittämättömän pieni (jopa atomiin verrattuna), halkaisijaltaan 10 ^ -10 senttimetriä. Ja silti se on 30 suuruusluokkaa suurempi kuin Planckin pituus (joka on 1,61619926 x 10 ^ -35 metriä).
Mitä Planckin tähti näyttää tarkkailijalle, ja tämä on todella mielenkiintoista, aikalaajennustekijä on erityisen ilmeinen. Aika, kun se liikkuu, ei mene samalla tavalla jokaiselle. Se virtaa eri tavoin maan pinnalla ja matalalla kiertoradalla, vaikkakin vaikutus on vähäinen. Nopeuden, jolla punkkeja tulee vaihdella dramaattisesti massiivisten tähtien ja planeettojen sekä mustien aukkojen ympärillä.
Ennen kuin valo ylittää tapahtumahorisontin, se alkaa tuntea ajan laajentumisen. Emme voi olla varmoja siitä - emme edes tiedä, mitä tapahtuu mustien aukkojen sisällä - mutta jotkut maailman parhaista mielistä viittaavat siihen, että aika pysähtyy melkein kokonaan siihen. Mutta et näe sitä ulkopuolelta.
Jos tätä on vaikea ymmärtää, ja jos olet nähnyt tähtienvälisen elokuvan, muista vesimaailman jakso. (Spoilerivaroitus). Koska se oli lähellä Gargantuaa - mustaa aukkoa, madonreikää, jonka läpi joukkue kulki - tunti maapallon pinnalla oleville ihmisille vastasi kymmeniä vuosia muualla. Tämän vuoksi ja huolimatta siitä, että ensimmäinen ihminen laskeutui tälle planeetalle kymmenen vuotta aikaisemmin, on täysin mahdollista, että naispuolinen astronautti viipyi siellä vain pari tuntia, kunnes toinen ryhmä saapui. Hänen majakka oli aktiivinen, mutta lähetyksiä ei vastaanotettu.
Silti: mikä tahansa Planckin tähti voi elää vain hetken ennen "palautumista": likimääräinen "aika, jonka valon on voitettava sen voittamiseksi". Mutta ulkopuoliselle tarkkailijalle se elää miljoonia tai jopa miljardeja vuosia … on edelleen olemassa mustan aukon rinnalla.
Vähemmän ongelmia
Tässä vaiheessa alat ymmärtää tarkalleen, mitä fyysikot näkevät tässä puhtaasti teoreettisessa mallissa. Viime kädessä se palaa takaisin mustaan aukkoon ja tietoparadoksiin. Tutkijoiden mukaan, jos korvataan singulariteetti Planckin tähdellä, tämä paradoksi lakkaa olemasta ongelma.
He väittävät, että jonkin ajan kuluttua X: n jälkeen mustat aukot, jotka hitaasti menettävät massansa elinkaarensa aikana Hawking-säteilyn asteittaisen säteilyn vuoksi, törmäävät lopulta ytimissään olevien Planck-tähtien laajenemiseen: jossain vaiheessa kaikki sen tallentamat tiedot vapautetaan …
Mitä muuta? Tutkijat sanovat, että Planck-tähdet voivat "tuottaa havaittavan, kvanttigravitaatiolähtöisen signaalin, jonka aallonpituus on luokkaa 10-14 cm". Toisin sanoen voi olla tapa löytää sellainen tai ainakin kaventaa hakualuetta katsomalla tiettyjä gammasäte-allekirjoituksia. Ehkä olemme jo löytäneet tällaisen allekirjoituksen, emme vain tiedä siitä.
Ilya Khel