Według ostatnich badań czarne dziury to tak naprawdę „gravastary”.

Niedawne badania dostarczają nowych elementów potwierdzających hipotezę, że czarne dziury to „gravastary”, czyli radykalnie różne obiekty. Jest to rodzaj hipotetycznej gwiazdy zbudowanej w całości z ciemnej energii, tej samej, która napędza ekspansję wszechświata. Według naukowców mogłoby to rozwiązać sprzeczności fizyczne związane z obecnością osobliwości w centrum czarnych dziur.

Czarne dziury to jedne z najbardziej ekstremalnych i tajemniczych obiektów we wszechświecie. Teoretyzowana po raz pierwszy w 1915 roku przez niemieckiego fizyka i astronoma Karla Schwarzschilda (w oparciu o ogólną teorię względności Einsteina) grawitacja tych gwiazd jest tak duża, że ​​nawet światło nie może z nich uciec.

Jednak chociaż liczne obserwacje potwierdziły większość teoretycznych właściwości czarnych dziur, nadal istnieją pewne luki, które podają w wątpliwość ich prawdziwą naturę. Obecne teorie sugerują, że centrum czarnej dziury to punkt o nieskończenie dużej gęstości zwany „osobliwością”. Jest to między innymi wynikiem zapadnięcia się ich grawitacji na poziomie zwartego, supergęstego punktu. Z drugiej strony obecność horyzontu zdarzeń i wynikająca z niej utrata informacji wskazuje na utratę przewidywalności w przypadku zapadnięcia się grawitacyjnego.

Jednak z fizycznego punktu widzenia nieskończoność i nieprzewidywalność technicznie nie istnieją, co wskazuje na niespójność w tradycyjnych teoretycznych modelach czarnych dziur. Skłoniło to badaczy do zbadania alternatywnych modeli, które są spójne z precedensami, i poszukiwania rozwiązania ich niedociągnięć. ” Problemy te wskazują, że coś jest nie tak lub jest niekompletne w modelu czarnej dziury i że należy opracować modele alternatywne. „, wyjaśnia Ł
Nauka o życiu João Luis Rosa, profesor fizyki na Uniwersytecie Gdańskim i główny autor nowego badania.

Wśród proponowanych alternatywnych modeli znajdują się Gravastars (skrót od „grawitacyjna gwiazda próżniowa”), będące częścią modelu obiektów określanych jako egzotyczne obiekty kompaktowe (ECO). Celem tego ostatniego jest przestrzeganie kilku kryteriów istotnych z punktu widzenia fizyki, takich jak stabilność i niedziwność materii (tj. zapewnienie odpowiednich warunków energetycznych), oferując jednocześnie właściwości, które tylko nieznacznie odbiegają od konwencjonalnych czarnych dziur.

Zaproponowane po raz pierwszy w 2001 roku Gravastary to hipotetyczne, przypominające nieco gwiazdy obiekty składające się z ciemnej energii, które byłyby odpowiedzialne między innymi za rozszerzanie się wszechświata. Interpretuje się je jako bąbelki zawierające pustkę otoczoną powłoką z bardzo gęstego materiału. Jego główną zaletą jest to, że nie oferuje żadnej wyjątkowości.

W ich badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmie Przegląd fizyczny dRosa i jej współpracownicy badają tę hipotezę, analizując nowe dane obserwacyjne. Ich wyniki ujawniają uderzające podobieństwa między strumieniami materii obserwowanymi w czarnych dziurach i tymi, które przypuszcza się w gwiazdach gravatarowych.

Uderzające podobieństwo z nowym modelem teoretycznym

Gravastary należą do szerokiej grupy proponowanych ekotopów, która obejmuje ultramałe organizmy składające się z jednego lub więcej względnych płynów. Podobnie jak czarne dziury, będą stanowić ostatni etap ewolucji masywnych gwiazd, kiedy wyczerpią swoje paliwo i zapadną się, tworząc niezwykle gęste obiekty. Jednak w przeciwieństwie do czarnych dziur nie będą one wykazywać osobliwości, ponieważ ich stabilność jest utrzymywana dzięki zawartej w nich ciemnej energii.

Brak osobliwości pozwala, aby zapadnięcie grawitacyjne Gravastars przestało ewoluować powyżej pewnego progu. Innymi słowy, pokazują przejście fazowe na horyzoncie zdarzeń (lub w jego pobliżu). W tym momencie grawitacja jest tak silna, że ​​materia zamienia się w kondensat Bosego-Einsteina, stan materii złożony z identycznych bozonów (cząstki subatomowej o spinie całkowitym). Kondensat utworzyłby wówczas niemal niezniszczalne pole otaczające próżnię, czyli ciemną energię gravastaru.

Aby sprawdzić, czy te cechy odpowiadają danym obserwacyjnym czarnych dziur, badacze biorący udział w nowym badaniu przeanalizowali interakcje cząstek i promieniowania w ich dysku akrecyjnym. Zbadali także właściwości gorących punktów, czyli gigantycznych bąbelków gazu otaczających czarne dziury i obracających się z prędkościami bliskimi prędkości światła.

Naukowcy odkryli, że Gravastary wykazują zaskakującą zgodność z danymi obserwacyjnymi. Nie tylko ruch materii jest podobny, ale czarne dziury rzucają także widzialny cień podobny do teoretycznych gwiazd grawa. ” Cień ten nie jest spowodowany uwięzieniem światła na horyzoncie zdarzeń, ale nieco innym zjawiskiem zwanym grawitacyjnym przesunięciem ku czerwieni, które powoduje, że światło traci energię podczas podróży przez obszar o silnym polu grawitacyjnym „Kiedy światło tych obiektów dociera do naszych teleskopów, traci większość swojej energii z powodu ich pola grawitacyjnego, powodując pojawienie się cienia” – wyjaśnia Rosa.

Należy jednak zauważyć, że ustalenia te nadal muszą zostać poparte eksperymentami i dalszymi obserwacjami, co zdaniem ekspertów będzie możliwe wkrótce. ”
Aby eksperymentalnie przetestować nasze wyniki, polegamy na nowej generacji eksperymentów obserwacyjnych w fizyce grawitacyjnej Rosa mówi, odnosząc się do nadchodzących obserwacji z teleskopu Event Horizon i instrumentu GRAVITY+, który zostanie dodany do Bardzo Dużego Teleskopu w Chile, ukierunkowanych na czarne dziury w centrach galaktyk, w tym naszą własną.

źródło : Przegląd fizyczny d