O soluție recent dezvoltată la ecuațiile din inima celei mai revoluționare teorii a lui Albert Einstein sugerează că stele ipotetice numite „nestars” ar putea fi făcute din stele gravitaționale stivuite, sau „gravastars”, precum păpușile rusești de ceai, cunoscute și sub numele de păpuși matrioșca.
Unul dintre cele mai impresionante lucruri despre teoria gravitației a lui Einstein din 1915, relativitatea generalăeste exact câte obiecte cosmice incredibile au prezis ecuațiile sale centrale.
Pe lângă faptul că a prezis că gravitația apare din obiecte de masă care curbează țesătura spațiu-timpului, relativitatea generală a dat naștere teoriilor despre găuri negre iar ondulațiile pe care le creează în acea țesătură se numesc valuri gravitationale. Ambele lucruri au avut existența confirmată prin observație; Găurile anti-negre numite găuri albe și „găurile de vierme” care le pot lega potențial de găurile negre, sunt alte idei bazate pe relativitatea generală care au rămas totuși pur teoretice. Numai timpul va spune dacă Einstein poate fi marcat drept drept din nou pe acest front.
În acest scop, o altă idee teoretică care a apărut din relativitatea generală în 2001 este conceptul de „gravastars” sau corpuri compacte cu nuclee de energie întunecată. Energia întunecată este forța care pare să accelereze expansiunea universului. În gravastars, oamenii de știință cred că energia întunecată ar exercita o presiune negativă pentru a proteja stelele împotriva propriilor forțe gravitaționale interioare.
Și acum, o nouă soluție la relativitatea generală sugerează un alt aspect interesant al așa-numitelor gravastars. Ele ar putea fi stivuite, unul în celălalt, pentru a crea o secvență de „nestars”.
„Nestrul este ca o păpușă matrioșcă; soluția noastră la ecuațiile câmpului permite o serie întreagă de gravastaruri imbricate”, unul dintre dezvoltatorii de soluții, fizicianul teoretician de la Universitatea Goethe, Daniel Jampolski, a spus într-o declarație.
Faceți cunoștință cu gravastars (cum ar fi găurile negre, dar diferite)
La doar un an după ce teoria relativității generale a fost lansată comunității științifice mai largi și, în timp ce slujea în prima linie a Primului Război Mondial, fizicianul german Karl Schwarzschild a dezvoltat prima soluție a ecuațiilor sale de câmp, uimindu-l chiar și pe Einstein, care credea că o soluție ar fi nevoie. ani de dezvoltare.
În soluția Schwarzschild se aflau două caracteristici care în cele din urmă aveau să nască conceptul de găuri negre. Fizicianul german a prezis că, la o anumită rază de la un corp cu masă, viteza necesară pentru a scăpa de acel corp va trebui să crească mai mult decât viteza luminii.
Pentru majoritatea corpurilor, această co-numită rază Schwarzschild ar fi adânc sub suprafața lor; pentru soare, de exemplu, ar fi situat la 1,9 mile (3 kilometri) de inima stelei noastre, care are o rază totală de 434.000 mile (700.000 kilometri). Dar, dacă o stea s-ar putea prăbuși și raza ei s-ar micșora sub raza Schwarzschild, aceasta ar avea ca rezultat un corp cu o exterior hotar din care nici măcar lumina nu putea scăpa. Acest lucru a condus la conceptul de orizontul evenimentelor găurii negre.
Și mai curios, soluția Schwarzschild a sugerat că ar putea exista un punct în care materia este atât de densă încât chiar și ecuațiile relativității generale trebuie să se destrame. Aceasta a devenit cunoscută drept singularitatea centrală a unei găuri negre, unde toate teoriile fizice cunoscute încetează să mai aibă vreun sens.
Aceste concepte au fost verificate în 1971, când omenirea a descoperit prima gaură neagră, urmată în anii 2000 de descoperirea că o sursă radio puternică în inima Calea lactee este într-adevăr o gaură neagră supermasivă cu o masă de 4,5 milioane de ori mai mare decât cea a soarelui. Acest gol enorm din galaxia noastră se numește Săgetător A* (Sgr A*.)
Forma vizuală a găurilor negre, pictată de relativitatea generală, a fost, de asemenea, incredibil de confirmată în 2019, când o imagine a unui inel strălucitor de material în jurul gaură neagră supermasivă din inima galaxiei Messier 87 a fost dezvăluit publicului prin colaborarea Event Horizon Telescope.
Gravastele, sau „stelele de condensare gravitaționale”, au fost teoretizate de Pawel Mazur și Emil Mottola în 2001 ca o alternativă la găurile negre.
Din perspectiva fizicienilor teoreticieni, gravastarurile au mai multe avantaje față de găurile negre. Ele sunt aproape la fel de compacte ca găurile negre și au o influență gravitațională la suprafața lor care este în esență la fel de puternică ca cea a unei găuri negre, având astfel o mare asemănare. Dar, există diferențe cheie. În primul rând, gravastarurile nu au orizonturi de evenimente și, prin urmare, nu sigilează lumina și, prin urmare, informațiile, în spatele unui „ecran” unidirecțional. În al doilea rând, nu ar exista o singularitate în inimile gravastarurilor, despre care se crede că au inimi de energie întunecată.
Această rețetă de gravastaruri gătită de Mazur și Mottola include o piele aproape infinit de subțire de materie obișnuită, care este greu de explicat pentru oamenii de știință. Nestars elimină acest lucru, sugerând că bitul de „stivuire” ar duce la o înveliș de materie ceva mai groasă.
„Este puțin mai ușor să ne imaginăm că ar putea exista așa ceva”, a spus Jampolski.
Desigur, totuși, doar pentru că ecuațiile de câmp ale relativității generale permit ca un obiect să existe în cosmos, asta nu înseamnă că obiectul trebuie să existe.
„Din păcate, încă nu avem idee cum ar putea fi creat un astfel de gravastar”, a spus în declarație co-dezvoltatorul teoriei nestar și fizicianul teoretic al Universității Goethe, Luciano Rezzolla. „Dar chiar dacă înșacătorii nu există, explorarea proprietăților matematice ale acestor soluții ne ajută în cele din urmă să înțelegem mai bine găurile negre”.
O astfel de cercetare este de asemenea utilă, chiar dacă teoria primară nu are rezultate, deoarece arată că dezvăluie căi minunate care se nasc dintr-o teorie care a fost luată în considerare pentru prima dată cu peste un secol în urmă.
„Este grozav că chiar și la 100 de ani după ce Schwarzschild a prezentat prima sa soluție la ecuațiile de câmp ale lui Einstein din teoria generală a relativității, este încă posibil să se găsească noi soluții”, a concluzionat Rezzolla. „Este un pic ca și cum ai găsi o monedă de aur pe o cale care a fost explorată de mulți alții înainte.”
Această cercetare a fost publicată pe 15 februarie în jurnal Gravitația clasică și cuantică.
Postat inițial pe Space.com.