Kad milzu zvaigznes nomirst, tās ne tikai pazūd. Viņi sabrūk, atstājot aiz sevis saspiestu zvaigžņu palieku, parasti metropoles lielumu, kas ir superblīva neitronu bumba, ko sauc par neitronu zvaigzni.
Lielākā daļa teorētiķu uzskata, ka izņēmuma gadījumos milzīga mirstoša zvaigzne veido melno caurumu - punkta “īpatnību” ar praktiski bezgalīgu blīvumu un gravitācijas lauku, kas ir tik spēcīgs, ka nav pat gaismas, visātrākā lieta Visumā.
Jaunais pētījums piedāvā alternatīvu ideju, ka hipotētiski objekti, piemēram, melnās zvaigznes vai gravastars, varētu pastāvēt pusceļā starp neitronu zvaigznēm un melnajiem caurumiem. Ja tā, tad eksotiskiem zvaigžņu līķiem jābūt gandrīz identiskiem melnajiem caurumiem, izņemot vienu galveno apstākli - tie neatsaucami atsauc gaismu.
Ir pamatoti iemesli meklēt šādas alternatīvas, jo melnie caurumi rada daudzas teorētiskas problēmas. Piemēram, viņu īpatnības it kā slēpj neredzamas robežas, kas pazīstamas kā notikumu apvāršņi. Iemest kaut ko melnajā caurumā, un, tiklīdz tas iet gar notikumu horizontu, tas pazudīs uz visiem laikiem. Bet ir fizikas likumi, kas liek domāt, ka informāciju nevar iznīcināt, ieskaitot informāciju, kas iekodēta jebko, kas iekrīt melnajos caurumos.
Pēdējo divu desmitgažu laikā izstrādātie melno zvaigžņu un gravastaru modeļi liek domāt, ka šiem objektiem nebūs singularitātes un notikumu horizonta. Bet joprojām nav skaidrs, vai šādi objekti patiešām var veidoties un palikt stabili.
Jauns Itālijas Starptautiskās progresīvo pētījumu skolas teorētiskā fiziķa Raula Karballo-Rubio pētījums piedāvā mehānismu, kas ļauj pastāvēt melnajām zvaigznēm un gravastariem.
Zinātnieks pētīja neparastu parādību, kas pazīstama kā kvantu vakuuma polarizācija. Kvantu fizikā, kas vislabāk raksturo visu zināmo subatomisko daļiņu izturēšanos, tiek pieņemts, ka realitāte ir neskaidra, ierobežojot to, cik precīzi jūs varat zināt matērijas pamatvienību īpašības - piemēram, nekad nevar absolūti zināt daļiņas stāvokli un impulsu tajā pašā tajā pašā laikā. Šīs dīvainības vienas dīvainas sekas ir tādas, ka vakuums nekad nav pilnīgi tukšs, bet tam ir tā sauktās "virtuālās daļiņas", kas nepārtraukti svārstās, tām ieejot un izejot.
Reklāmas video:
Ar milzīgu enerģijas daudzumu, ko atbrīvo milzīgas zvaigznes eksplozija, šīs virtuālās daļiņas var polarizēt vai sakārtot atkarībā no to īpašībām, tāpat kā magnētiem ir ziemeļu un dienvidu stabi. Karballo-Rubio aprēķināja, ka šo daļiņu polarizācija var radīt pārsteidzošu efektu mirstošo milzu zvaigžņu spēcīgajos gravitācijas laukos - lauks, kas atgrūž, nepiesaista.
Saskaņā ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju telpiskā laika materiālais un enerģētiskais izliekums noved pie gravitācijas lauku veidošanās. Planētām un zvaigznēm ir pozitīvs enerģijas daudzums, un no tā izrietošie gravitācijas lauki pēc būtības ir pievilcīgi.
"Tomēr, ja virtuālās daļiņas ir polarizētas, to aizņemtajam vakuumam vidēji var būt negatīva enerģija, un tās deformē telpas laiku tā, ka saistītais gravitācijas lauks kļūst atgrūžošs," saka Karballo-Rubio.
Tas, protams, varētu novērst melnā cauruma veidošanos. Šī parādība liek salīdzinoši vieglām zvaigžņu paliekām melno caurumu vietā veidot neitronu zvaigznes. Viņu gravitācijas lauki nav pietiekami spēcīgi, lai iznīcinātu neitronus ar singularitāti.
Divi iepriekšējie modeļi ieteica, ka atgrūžošā gravitācija var izraisīt zvaigžņu palieku sabrukšanu, veidojot melnos caurumus. Viena no simulētajām zvaigžņu paliekām tā vietā veidoja gravastarus - objektus, kas piepildīti ar kvantu vakuumu, pārklātu ar plānu vielas apvalku. Cits modelis ieteica, ka šo sabrukumu rezultātā izveidojās melnas zvaigznes, kur matērija un kvantu vakuums visā struktūrā mainās, rūpīgi līdzsvarojoties. Abiem objektiem joprojām ir spēcīgi gravitācijas lauki, kas dziļi deformē gaismu, liekot tiem izskatīties tikpat tumšiem kā melnie caurumi.
Pēc Karballo-Rubio teiktā, iepriekš bija liela nenoteiktība par melno zvaigžņu un gravastaru īpašībām. Jaunā darbā viņš izveidoja matemātisku ietvaru, kas atgrūžošās gravitācijas ietekmi iekļauj vienādojumos, kas apraksta zvaigžņu izplešanos un saraušanos. Iepriekš tika uzskatīts, ka to var interpretēt tikai ar datoru palīdzību. Viņa jaunajā modelī tiek pieņemts, ka pastāv melnās zvaigznes un gravastara hibrīds - objekts, kurā viela un kvantu vakuums ir sadalīti visā struktūrā, bet ar vielu apvalkā ir lielāka koncentrācija nekā kodolā.
Pētījums ir publicēts žurnālā Physical Review Letters.