Czarne dziury były kiedyś wirtualnymi potworami zrodzonymi w splątanym gnieździe ogólnej teorii względności Einsteina, a obecnie wiadomo, że są to prawdziwe ciała niebieskie, takie jak gwiazdy, księżyce i galaktyki.
Ale nie dajcie się zwieść. Jego silniki są nadal tak samo tajemnicze, jak wtedy, gdy rządził nimi niemiecki fizyk teoretyczny Karl Schwarzschild Najpierw bawiłem się równaniami pola Einsteina Doszedłem do wniosku, że przestrzeń i czas mogą zapaść się w przepaść bez powrotu.
Fizycy Daniel Jampolski i Luciano Rizzola z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie wrócili do pierwszego kroku, próbując lepiej zrozumieć równania opisujące czarne dziury, i wymyślili rozwiązanie, które jest łatwiejsze do wyobrażenia, choć nie mniej dziwaczne.
Podczas gdy konwencjonalne obrazy czarnych dziur zawierają w swoich centrach bałagan sprzecznej fizyki, Jampolski i Rizzola wymyślili unikalny pomysł na związaną grawitacyjnie „bańkę” materii, która może zawierać w sobie całą serię przeplatających się bąbelków.
„To niezwykłe, że nawet 100 lat po tym, jak Schwarzschild dostarczył swojego pierwszego rozwiązania równań pola Einsteina z ogólnej teorii względności, wciąż można znaleźć nowe rozwiązania”. On mówi Risola.
„To trochę jak znalezienie złotej monety na ścieżce, którą odkryło już wielu innych”.
Czarne dziury skrywają brudną tajemnicę fizyki. Włóż wystarczającą liczbę obiektów do przestrzeni opisanej przez tzw Promień SchwarzschildaGrawitacja pokona wszystkie inne siły i przyciągnie tę masę do znacznie mniejszej przestrzeni. Tak mówią równania pola w ogólnej teorii względności.
Jednak równania nie mogą tak naprawdę powiedzieć, co dzieje się na drugim końcu tego wielkiego ciśnienia. W miarę jak skupiamy się na coraz mniejszych odległościach, fizyka kwantowa staje się coraz ważniejsza. Ponieważ nie ma łatwego sposobu na połączenie dwóch (prawie) teorii obejmujących wszystko, stajemy przed dużym znakiem zapytania dotyczącym tego, co dzieje się z materią, gdy grawitacja zmiażdży ją powyżej pewnego punktu.
Jakby tego było mało, istnienie obiektów, które mogą przesyłać informacje w obie strony do kosmicznego więzienia i odparowywać w ciągłym blasku ciepła, znanym jako promieniowanie Hawkinga, stanowi paradoks fizyczny, oparty na zasadzie, że informacja nie może po prostu zniknąć.
W 2001Fizyk kwantowy Paul Mazur i astrofizyk Emil Mottola współpracowali, aby zrozumieć równania i sprawdzić, czy uda im się uniknąć tych ślepych zaułków.
Odkryli gwiazdę skondensowaną grawitacyjnie. Ten hipotetyczny konstrukt, nazywany niesamowicie gravastarem, opisuje warstwę materii skompresowaną do niemal niemożliwego stopnia cienkości, napompowaną od wewnątrz hojną porcją ciemnej energii.
Choć te balony gwiezdne brzmią dziwnie, z zewnątrz nadal będą wyglądać jak czarne dziury, w wygodny sposób unikając paradoksu informacyjnego i potrzeby nieskończenie gęstego ukłucia kwantowego absurdu w ich rdzeniu.
Jampolski i Rizzola odkryli, że gravatar z nieco grubszą membraną mógł zrównoważyć znajdujący się w nim drugi gravatar. Podobnie drugi zagnieżdżony gravatar może być w ciąży ze swoją dziwną skorupą złożoną z silnie sprasowanego materiału, tworząc coś, co nazywają Nestar.
„Nestar jest jak lalka Matrioszka” On mówi Jampolskiego, który wpadł na rozwiązanie pod okiem Rizzoli.
Wymyślanie kosmicznych potworów poza cieniem rzucanym przez czystą teorię może wydawać się dziwne, ale w ten sposób przede wszystkim identyfikowano czarne dziury. Co ważniejsze, znalezienie granic tego, co może sugerować teoria, może doprowadzić do obserwacji, które rozwiążą najbardziej irytujące tajemnice czarnej dziury.
„Niestety nadal nie mamy pojęcia, jak stworzyć taką gravastarę”. On mówi Risola.
„Ale nawet jeśli gwiazdy nie istnieją, badanie matematycznych właściwości tych rozwiązań ostatecznie pomoże nam lepiej zrozumieć czarne dziury”.
Badanie to zostało opublikowane w Grawitacja klasyczna i kwantowa.