Категории: Новости

Эта «звезда» из теории струн выглядит и действует точно так же, как черная дыра

Чёрные дыры, предсказанные более века назад как чудовищные концентрации массы, которые истязают ткань Вселенной в ловушки света и информации, теперь являются объектами фактов.

Но может ли любое искажение света мы теперь сталкиваемся с подтвержденной концентрацией бесконечной плотности, или мы должны оставить место для возможности того, что другие экзотические виды космических странностей также могут выглядеть сверхъестественно как дыра в космосе?

Используя математическое моделирование, сохраненное для Теория струн, трио физиков из Университета Джона Хопкинса в США обнаружили, что некоторые объекты, которые издалека выглядят как черные дыры, вблизи могут быть чем-то совершенно другим: новым типом гипотетической экзотической звезды, называемой топологическим солитоном.

Учитывая, что теория струн является гипотезой, требующей средства для проверки, эти странные объекты существуют только на бумаге, плавая в царстве чистой математики. По крайней мере, насколько нам известно. Но даже в качестве теоретической конструкции они могли бы однажды помочь нам отличить настоящие черные дыры от самозванцев.

«Как бы вы отличили, что у вас нет черной дыры? У нас нет хорошей способ проверить это», — говорит физик Ибрагима Бах. «Изучение гипотетических объектов, таких как топологические солитоны, поможет нам понять это».

Черные дыры, возможно, являются самыми загадочными известными объектами во Вселенной. Черт возьми, у нас даже не было конкретного подтверждения их существования до первого обнаружения гравитационных волн в 2015 году, менее 10 лет назад. Это потому, что черные дыры настолько плотны, что их гравитация искажает пространство-время вокруг них до такой степени, что в пределах определенного расстояния, известного как горизонт событий, ничто во Вселенной не может достичь скорости убегания. Даже свет в вакууме.

Это означает, что черные дыры не излучают свет, который мы в настоящее время можем обнаружить, что делает их невидимыми; и, поскольку свет является основным инструментом в нашем наборе для понимания Вселенной, мы действительно можем узнать о них, только изучая пространство вокруг них.

Сама черная дыра математически описывается как одномерная точка бесконечной плотности — что-то, что само по себе не приравнивает ничего значимого в физике.

Но мы также можем представить другие причудливые проявления физики, ведущие себя подобным образом. Одним из примеров являются бозонные звезды, гипотетические объекты, которые прозрачны и поэтому невидимы, как и черные дыры.

Теперь небольшая группа под руководством физика Пьера Хайдмана обнаружила, что топологические солитоны представляют другой. Это своего рода гравитационные перегибы в четырехмерном пространстве-времени, предсказанные теорией струн, в которых мельчайшие элементы Вселенной представляют собой не пиксельные точки, а крошечные вибрирующие струны.

На расстоянии область, окружающая эти перегибы, не выделяется чем-то необычным. Однако вблизи топология пространства сильно искажена.

Команда построила свой топологический солитон математически, а затем подключила свои уравнения к моделированию, чтобы посмотреть, как он будет себя вести. Они наложили симуляции на реальные картины космоса, чтобы получить наиболее точное представление о том, как будет вести себя их конструкция.

Издалека топологический солитон выглядел в точности как черная дыра, свет которой, казалось, поглощался.

Однако при более близком расположении топологический солитон становился странным. Он вовсе не улавливал свет, как черная дыра, а скремблировал его и излучал повторно.

Анимация, показывающая разницу между черной дырой и топологическим солитоном. (Пьер Хайдманн/Университет Джона Хопкинса)

«Свет сильно искривлен, но вместо того, чтобы поглощаться, как в черной дыре, он рассеивается причудливыми движениями, пока в какой-то момент не возвращается обратно. вам в хаотичном порядке», — говорит Хайдманн. «Вы не видите темного пятна. Вы видите много размытия, что означает, что свет как сумасшедший вращается вокруг этого странного объекта».

Теория струн — это попытка разрешить долгое и неприятное напряжение в физика: между квантовой механикой, описывающей поведение вещей в очень малых масштабах, и общей теорией относительности, описывающей более крупные масштабы. Квантовая механика разбивается на шкале относительности, и наоборот, что бесконечно беспокоит физиков, потому что они должны хорошо сочетаться друг с другом.

Объединенная теория двух, что мы называем квантовой гравитацией, оказалась неуловимой. Топологический солитон – это первый объект, основанный на теории струн, который соответствует поведению черной дыры и демонстрирует, что объекты квантовой гравитации можно использовать для описания физики реального мира.

«Это первое моделирование астрофизически значимые объекты теории струн, поскольку мы можем фактически охарактеризовать различия между топологическим солитоном и черной дырой, как если бы наблюдатель видел их в небе», — объясняет Хайдманн.

Мы не ожидаем увидеть их в небе, конечно, но исследование возможностей могло бы помочь ученым лучше понять противоречие между квантовой механикой и общей теорией относительности, в надежде однажды привести нас к решению.

«Это начало замечательная исследовательская программа», — говорит Бах. «Мы надеемся, что в будущем сможем действительно предложить новые типы ультракомпактных звезд, состоящих из новых видов материи из квантовой гравитации».

Исследование было принято в Physical Review D.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Тардиграды раскрывают секрет переживания крайностей пространства

Конференция по лунной и планетарной науке 2025 года, которая состоялась с 10–14 марта в The…

07.04.2025

Редкая звезда обречена на взрыв, наконец, подтверждает астрономический прогноз

Каждая звезда, которая висит на вечернем небосводе, однажды умирает, его огни заносят огни, и его…

07.04.2025

Новый космический телескоп НАСА раскрывает свои первые изображения

Spherex означает спектро-фотометр для истории вселенной, эпохи реонизации и исследователя ICES. Это их новый инфракрасный…

06.04.2025

Новое открытие Quark раскрывает критический подсказку о рождении вселенной

Пара верхних кварков была обнаружена в детрите, распыляющемся из-за столкновения двух атомов свинца. Обнаружение укрепляет…

05.04.2025

Первая партия амазонки спутников Kuiper, которая будет запущена на следующей неделе

Amazon готовится запустить свою первую полную партию спутников Project Kuiper на следующей неделе, отмечая решающую…

05.04.2025

Квантовый компьютер генерирует действительно случайное число в научном первом

Квантовая машина использовала запутанные кубиты для создания числа, сертифицированного как по-настоящему случайное впервые, демонстрируя удобную…

04.04.2025