„Ciemne gwiazdy” bez osobliwości Może zastąpić nasz model czarnych dziur

Rozwój standardowych modeli pochodzenia czarnych dziur rozpoczął się od Alberta Einsteina i jego pracy nad opracowaniem ogólnej teorii względności – jednego z najważniejszych odkryć, które ukształtowały nasze rozumienie fizyki. Mówiąc najprościej, przewiduje, że istnieją regiony w przestrzeni z polami grawitacyjnymi tak intensywnymi, że wypaczają strukturę Wszechświata, z których nie może uciec żadna materia ani promieniowanie.

Te regiony nazywane są czarnymi dziurami i próg wokół czarnej dziury, gdzie prędkość ucieczki przewyższa prędkość światła nazywa się horyzontem zdarzeń.

Dodatkowo uważa się, że wW horyzoncie zdarzeń znajduje się osobliwość czarnej dziury. Badania sugerują, że w tym miejscu masa obiektu, który utworzył czarną dziurę, zapadła się w nieskończenie gęstym stopniu. Struktura czasu i przestrzeni wokół osobliwości jest teoretycznie zakrzywiona w nieskończonym stopniu, więc prawa fizyki, jakie znamy, ulegają załamaniu.

Żegnaj Osobliwość?

Jednak niektórzy badacze uważają, że osobliwości mogą być w rzeczywistości niemożliwe, argumentując, że materia nie jest w stanie zapaść się do nieskończenie małego punktu. Aby to obejść, niektórzy fizycy zaproponowali czarne dziury wolne od osobliwości, zwane „ciemnymi gwiazdami”. Obiekty te mogą wydawać się czarnymi dziurami, ale zamiast nieskończenie gęstego jądra, ciemne gwiazdy zawierają rdzeń materii skompresowany do najmniejszej możliwej skali, tak zwany „rdzeń Plancka” (nazwany od niewiarygodnie małej długości Plancka, jednostka miary, która wynosi 10 ^ -35 metrów, około 100 bilionów razy mniej niż proton).

Badacz Joe Wolfe, w Uniwersytet Nowej Południowej Walii rozwija się: „Aby dać ci pomysł, porównajmy go z rozmiarem atomu, który jest już około 100 000 razy mniejszy niż cokolwiek, co możesz zobaczyć nieuzbrojonym okiem (rozmiar atomu wynosi około 0 000 000 000,1 metra). że zmierzyłeś średnicę atomu w długościach Plancka i odliczyłeś jedną długość Plancka na sekundę. Aby zmierzyć średnicę atomu w długościach Plancka, zmierzyłbyś 10 000 000 razy więcej niż obecny wiek wszechświata. “

Nie trzeba dodawać, że długość Plancka jest niezwykle mała, ale nie w nieskończoność. Dlatego te „ciemne gwiazdy” mogą nie mieć osobliwości, dlatego możliwe jest, że maleńkie cząsteczki – takie jak światło – mogą uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym. Robiąc to, światło rozciągałoby się w wymierny sposób: bylibyśmy w stanie to zrobić obserwuj jego przesunięcie ku czerwieni (gdy długość fali światła zmieni się na czerwonawy).

Teraz nowy artykuł badawczy rzucił więcej światła na naszą wiedzę na temat działania ciemnych gwiazd.

Czy pochodzenie ciemnej materii zostało rozwiązane?

Black Hole Snacking
Czarna dziura po przekąskę Źródło: JPL-Caltech / NASA

Usuwając osobliwość z równania, otrzymujemy „czarną dziurę” lub „ciemną gwiazdę” o egzotycznych zasadach. Tak się składa, że ​​niektórzy fizycy uważają, że ciemne gwiazdy mogą emitować formę egzotycznej materii, być może nową bezmasową cząstkę, której jeszcze nie odkryliśmy, lub potencjalnie mogą odpowiadać za tajemniczą ciemną materię – która stanowi ponad 85% masy w naszym wszechświecie, ale nie oddziałuje ze światłem, dlatego jego pochodzenie i przeznaczenie pozostają tajemnicą, której fizycy nie potrafią rozwiązać.

Fizycy odkryli istnienie ciemnej materii, kiedy zaobserwowali, że rotacja gwiazd wokół galaktyk była o wiele za szybka w stosunku do ilości materii, którą mogli zaobserwować. Jednak chociaż istnieje wiele dowodów, że istnieje, jest to jeden z największych dylematów w fizyce.

Fizycy zaproponowali kilka scenariuszy powstania ciemnej materii. Co ciekawe, jedna hipoteza sugeruje, że ciemna materia może składać się ze znanych cząstek, „umieszczone w nietypowym stanie”. Można sobie wyobrazić, że ciemna materia może składać się z cząstek, takich jak fotony, które zostały przesunięte ku czerwieni do długości fali, która jest zbyt duża, aby wykryć ją nowoczesna technologia.

Niedawno w artykule opublikowane w arXiv autorstwa niemieckiego fizyka Igora Nikitina z Instytutu Algorytmów Naukowych i Informatyki im. Fraunhofera, Nikitin mówi: „Jest to niezwykle duża długość fali, około 4 dni świetlnych, 16 razy większa od odległości między Słońcem a Plutonem”. Chociaż energia tych fotonów byłaby niezwykle mała, cząsteczek może być wystarczająco dużo, aby wyjaśnić, dlaczego gwiazdy czasami krążą wokół swoich galaktyk w tak niezwykły sposób.

Kolejna tajemnica rozwiązana?

Nikitin uważa, że ​​może to również wyjaśniać tajemnicę szybkich rozbłysków radiowych (FRB). Naukowcy wykryli setki takich wybuchów energii radiowej, które pulsują w dowolnym miejscu od ułamka milisekundy do kilku milisekund i uwalniają o wiele więcej energii niż Słońce w ciągu trzech dni w ciągu milisekundy. Istnieje wiele teorii na temat pochodzenia FRB. Niektóre teorie sugerują, że powstają, gdy zderzają się czarne dziury lub gdy silnie namagnesowane gwiazdy neutronowe szybko się obracają. Niektórzy nawet obwiniają ich o kosmitów.

Nitkin argumentuje, że gdyby obiekt taki jak asteroida wpadł do jądra Plancka, „mógłby zostać uwolniony wybuch wysokoenergetycznych fal świetlnych. Potężna grawitacja ciemnej gwiazdy przesunęłaby światło na czerwono, tworząc pozorną FRB wykrywalną na Ziemi”.

Co ciekawe, naukowcy odkryli jeden szybki błysk radiowy, który stale się powtarza. Nazywa FRB 180916wydaje się, że pulsuje dokładnie co 16,35 dnia. Znajduje się około 500 milionów lat świetlnych od Ziemi, jeden z wiodące teorie sugerują, że może to być magnetar, który chwieje się wokół własnej osi.

Szybka seria radiowa
FRB 180916 jest zaznaczony zielonym okręgiem na tym zdjęciu z Gemini-North Telescope Źródło: Laboratorium Astronomii Optyczno-Podczerwieni NSF / Obserwatorium Gemini / AURA

“Badania pokazują, że taki magnetar może zostać zdeformowany przez swoje wewnętrzne pole magnetyczne, powodując jego chybotanie podczas obracania się wokół własnej osi obrotu. Gdy ta hiperaktywna gwiazda uwalnia rozbłyski magnetyczne, wtedy widzimy te rozbłyski tylko okresowo jako precesję gwiazda przenosi ich do naszego pola widzenia i z niego. “

Zespół, który opracowuje teorię ciemnej gwiazdy, ma inne wyjaśnienie szybkich rozbłysków radiowych: jeśli obiekt zostałby pochłonięty przez ciemną gwiazdę, spowodowałoby to potężny rozbłysk światła i energii – światło byłoby wówczas przesunięte ku czerwieni i wyglądałoby jak szybkie radio rozbłysło, gdy światło, które pokonało ponad 500 milionów lat świetlnych, aby dostać się na Ziemię – w końcu dotarło.

Oczywiście jest jeszcze wiele do zrobienia, aby potwierdzić istnienie tak zwanych ciemnych gwiazd. Astronomowie sugerują również, że może istnieć inny rodzaj ciemnej gwiazdy zamieszkiwał wczesny wszechświat, co również wyjaśnia istnienie ciemnej materii. Jest tak wiele różnych teorii, więc prawdopodobnie minie trochę czasu, zanim wyjaśnimy istnienie ciemnej materii i ciemnych gwiazd.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *