Neatkarīgi no pierādījumu daudzuma par melno caurumu esamību, tie paliek teorētiskās fizikas robežās. To īpašību - struktūras, izstarotās gaismas trūkuma, atrašanās vietas un darbības dēļ - ēnā paliek melnie caurumi. Bet ne visi zinātnieki, ieskaitot Stīvenu Hokingu, neuzskata, ka tradicionālajiem melnajiem caurumiem obligāti jāpaliek mūsdienu fizikas ietvaros (tomēr tiem var būt ideāli matemātiski risinājumi) - daži iet tālāk un saka, ka mums tie jāaizstāj ar vienu no daudzas alternatīvas.
Dažas alternatīvas ietver gravastarus, hibrīdu tārpu caurumus un kvarka zvaigznes. Pagājušajā gadā divi astrofiziķi - Karlo Rovelli (Tulonas Universitāte, Francija) un Frančeska Vidotto (Redbound Universitāte Nīderlandē) - prezentēja vēl vienu: teorētisku objektu, ko sauc par Plankas zvaigzni (Plankas zvaigzne). Tas neaizstāj standartizēto melnā cauruma modeli kā tādu, bet to pārdomā.
Melnajam caurumam parasti ir divas galvenās sastāvdaļas: notikumu horizonts un pati singularitāte. Notikuma horizonts ir pavisam vienkāršs: tas ir punkts, kuru šķērsojot, nekas nevar atstāt melno caurumu. Savukārt singularitāti (melnās cauruma sirdi) ir daudz grūtāk saprast.
Telpas laika izliekums šajā bezgalīgi blīvajā punktā kļūst bezgalīgs. Rezultātā mēs nevaram loģiski aptvert to, kas notiek singularitātes iekšienē. Vēl sliktāk: tas, pie kā mēs nonākam, vienlaikus pārkāpj vairākus universālus noteikumus vai likumus.
Lielākā problēma ir saistīta ar veidu, kā melnais caurums apstrādā informāciju - informāciju, kas apraksta visa, ko melnais caurums ir norijis, kvantu īpašības. Fiziķi saka, ka informāciju nevar - nevajadzētu - iznīcināt, bet, šķiet, tas notiek, kad to iesūc nenovēršamā singularitāte. Šis noslēpums, ko sauc par melnā cauruma informācijas paradoksu, ir ārkārtīgi svarīgs, taču mēs pie tā atgriezīsimies vēlāk.
Kas ir Plankas zvaigzne?
Reklāmas video:
Plankas zvaigzne paļaujas uz tā dēvēto hipotēzi "lielais atlēciens"; saskaņā ar šo teoriju Visums ir pielāgojies nebeidzamam nāves un atdzimšanas ciklam. Citiem vārdiem sakot, Lielais sprādziens ne vienmēr bija visa sākums - tikai šī Visuma versija. Pirms mūsējiem bija vēl viens Visums: pēc pārmērīgas izplešanās tas saruka, sabruka un atkal sākās (kaut kas līdzīgs reinkarnācijai, tikai kosmiskā mērogā).
Tiek uzskatīts, ka pirms šīs atsitiena notiek kontrakcija, kas ir pretēja Lielajam sprādzienam, kad Visuma paplašināšanās apstājas noteiktā brīdī - it īpaši, kad vidējais telpas-laika blīvums kļūst kritisks. Pēc sabrukuma sākuma visām esošajām matērijām vajadzētu sabrukt superblīvā stāvoklī (varbūt kaut kas līdzīgs melnās cauruma singularitātei).
Atsitiens sāksies, tiklīdz lieta būs saspiesta Plankas skalā; vismaz tā saka teorija. Zinātnieki uzskata, ka, pārskatot iespējamās lielās saspiešanas sekas, teorētiski mēs varam pārskatīt melno caurumu uzvedību.
Ko darīt, ja supernovas kodola sabrukšanas vietā bezgalīgi blīvā punktā (vienskaitlība) - saskaņā ar mūsu pieņēmumu, ka šādi veidojas zvaigžņu masas melnie caurumi - šo sabrukumu aptur "kvantu spiediens", kas izskatās kā "neļaujot elektronam nokrist uz kodola" atoms ".
Šī ideja pati par sevi nav tik absurda. Galu galā īpašs spiediens - neitronu deģenerācija - var apturēt zvaigznes sabrukumu pie noteikta masas sliekšņa (atstājot aiz sevis neitronu zvaigznes vai pulsārus), savukārt elektronu deģenerācija to pašu uzdevumu veic zvaigznēm, kas sver mūsu Saules svaru.
Turklāt, pēc zinātnieku domām, kvantu efekts, kas neļauj matērijai sabrukt līdz bezgalīgam blīvumam, nozīmētu, ka atsitiens “nenotiek, kad Visums sasniedz Plankas lielumu, kā iepriekš bija paredzēts; tas notiek, kad vielas enerģijas blīvums sasniedz Plankas blīvumu. Visums "atlec", kad vielas enerģijas blīvums sasniedz Plankas skalu, kas ir mazākais iespējamais fizikas lielums."
"Citiem vārdiem sakot, kvantu gravitācija var kļūt aktuāla, ja Visuma tilpums ir par 75 lieluma pakāpēm lielāks nekā Plankas tilpums," raksta arXiv blokā publicētā raksta autori.
Plankas zvaigznes meklējumos
Protams, ja eksistē viens no šiem "objektiem", tas būs neiedomājami mazs (pat salīdzinājumā ar atomu), kura diametrs ir 10 ^ -10 centimetri. Un tomēr tas būs par 30 ballēm lielāks nekā Plankas garums (kas ir 1,61619926 x 10 ^ -35 metri).
Kas attiecas uz to, kā Plankas zvaigzne izskatīsies novērotājā, un tas ir patiešām interesanti, laika dilatācijas faktors būs īpaši acīmredzams. Laiks, ritot, neiet katram un katram vienādi. Tas atšķirīgi plūst uz Zemes virsmas un zemā Zemes orbītā, lai gan ietekme ir nenozīmīga. Ērču ātrumam vajadzētu būt ļoti atšķirīgam ap masīvām zvaigznēm un planētām, kā arī ap melnajiem caurumiem.
Pirms gaisma šķērso notikumu horizontu, tā sāk nojaust laika dilatāciju. Mēs nevaram būt pārliecināti par to - mēs pat nezinām, kas notiek melno caurumu iekšienē, taču daži no pasaules labākajiem prātiem liek domāt, ka laiks gandrīz pilnībā apstājas. Bet to nevar redzēt no ārpuses.
Ja to ir grūti saprast un ja esat redzējis filmu Starpzvaigžņu, atcerieties epizodi ar ūdens pasauli. (Spoilera trauksme). Sakarā ar tā tuvumu Gargantua - melnajam caurumam, tārpu caurumam, caur kuru komanda izgāja - stunda cilvēkiem uz planētas virsmas bija vienāda ar desmitiem gadu citur. Tāpēc un neskatoties uz to, ka pirmais cilvēks uz šīs planētas nolaidās desmit gadus agrāk, ir pilnīgi iespējams, ka astronautes sieviete tur uzturējās tikai pāris stundas, līdz ieradās otrā grupa. Viņas bāka bija aktīva, taču pārraides netika saņemtas.
Pat tā: jebkura Plankas zvaigzne var dzīvot tikai brīdi pirms "atsitiena": aptuvens "laika ilgums, kas gaismai nepieciešams, lai to pārvarētu". Bet ārējam novērotājam tas dzīvos miljoniem vai pat miljardiem gadu … turpinot pastāvēt līdzās pašam melnajam caurumam.
Mazāk problēmu
Šajā brīdī jūs sākat saprast, ko tieši fiziķi redz šajā tīri teorētiskajā modelī. Galu galā tas atgriežas melnajā caurumā un informācijas paradoksā. Pēc zinātnieku domām, ja mēs aizstājam singularitāti ar Plankas zvaigzni, šis paradokss vairs nav problēma.
Viņi apgalvo, ka pēc kāda laika X melnie caurumi, kas pakāpeniskas Hokinga radiācijas dēļ dzīves laikā lēnām zaudē masu, galu galā saduras ar to kodolos esošajām Plankas zvaigznēm: kādā brīdī tiks atbrīvota visa tajā glabātā informācija. …
Kas vēl? Zinātnieki apgalvo, ka Plankas zvaigznes var "radīt nosakāmu kvantu gravitācijas izcelsmes signālu ar viļņa garumu 10-14 cm." Citiem vārdiem sakot, iespējams, ir veids, kā to atrast vai vismaz sašaurināt meklēšanas diapazonu, aplūkojot noteiktus gamma staru parakstus. Varbūt mēs jau esam atraduši šādu parakstu, tikai nezinām par to.
Iļja Khels