Noi cercetări sugerează că obiectele extreme cunoscute sub numele de „kugelblitze” – găuri negre formate exclusiv din lumină – sunt imposibile în universul nostru, provocând Teoria relativității generale a lui Einstein. Descoperirea pune constrângeri semnificative asupra modelelor cosmologice și demonstrează cum mecanica cuantică iar relativitatea generală poate fi conciliată pentru a aborda întrebări științifice complexe.
Găuri negre – obiectele masive cu o atracție gravitațională atât de puternică încât nici măcar lumina nu le poate scăpa de prindere – sunt printre cele mai intrigante și bizare obiecte din univers. De obicei, ele se formează din prăbușirea stelelor masive la sfârșitul ciclurilor lor de viață, când presiunea reacțiilor termonucleare din nucleele lor nu mai poate contracara forța gravitatie.
Cu toate acestea, există ipoteze mai exotice cu privire la formarea găurilor negre. O astfel de teorie implică crearea unui „kugelblitz”, germană pentru „fulger cu minge”. (Forma de plural este „kugelblitze”).
„Un kugelblitz este o gaură neagră ipotetică care, în loc să se formeze din prăbușirea „materiei obișnuite” (ai cărei constituenți principali sunt protoni, neutroni și electroni), se formează din concentrarea unor cantități uriașe de radiații electromagnetice, cum ar fi lumina”, studiul. coautor José Polo-Gómezun fizician la Universitatea din Waterloo și Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică din Canada, a declarat pentru Live Science într-un e-mail.
„Chiar dacă lumina nu are masă, ea transportă energie”, a spus Polo-Gómez, adăugând că, în teoria relativității generale a lui Einstein, energia este responsabilă pentru crearea de curburi în spațiu-timp care duc la atracții gravitaționale. „Din acest motiv, este, în principiu, posibil ca lumina să formeze găuri negre – dacă concentrăm suficient din ea într-un volum suficient de mic”, a spus el.
Aceste principii sunt valabile în cadrul relativității generale clasice, care nu ține cont de fenomenele cuantice. Pentru a explora impactul potențial al efectelor cuantice asupra formării kugelblitz, Polo-Gómez și colegii săi au examinat influența efectului Schwinger.
„Când există o energie electromagnetică incredibil de intensă – de exemplu, datorită concentrațiilor uriașe de lumină – o parte din această energie se transformă în materie sub formă de perechi electron-pozitron”, autorul principal al studiului. Álvaro Álvarez-Domínguez de la Institutul de Fizică a Particulelor și Cosmosului (IPARCOS) de la Universitatea Complutense din Madrid, a declarat Live Science într-un e-mail. „Acesta este un efect cuantic numit efect Schwinger. Este cunoscut și sub numele de polarizare în vid”.
În lor studiucare a fost acceptat pentru publicare în jurnal Scrisori de revizuire fizică dar nu a fost publicat încă, echipa a calculat rata la care perechile electron-pozitron produse într-un câmp electromagnetic ar epuiza energia. Dacă această rată depășește rata de reaprovizionare a energiei câmpului electromagnetic într-o regiune dată, nu se poate forma un kugelblitz.
Echipa a descoperit că, chiar și în cele mai extreme circumstanțe, lumina pură nu ar putea atinge niciodată pragul de energie necesar pentru a forma o gaură neagră.
„Ceea ce dovedim este că kugelblitze este imposibil de format prin concentrarea luminii, fie artificial în laborator, fie în scenarii astrofizice naturale”, coautor al studiului. Luis J. Garay, tot de la IPARCOS, a declarat pentru Live Science. „De exemplu, chiar dacă am folosit cel mai intens lasere pe Pământ, am fi încă la mai mult de 50 de ordine de mărime distanță de intensitatea necesară pentru a crea un kugelblitz”.
Această descoperire are implicații teoretice profunde, constrângând semnificativ modelele astrofizice și cosmologice considerate anterior care presupun existența kugelblitze. De asemenea, slăbește orice speranță de a studia experimental găurile negre în setările de laborator prin crearea lor prin radiații electromagnetice.
Cu toate acestea, rezultatul pozitiv al studiului arată că efectele cuantice pot fi integrate eficient în problemele care implică gravitația, oferind astfel răspunsuri clare la întrebările științifice reale.
„Din punct de vedere teoretic, această lucrare arată modul în care efectele cuantice pot juca un rol important în înțelegerea mecanismelor de formare și a apariției obiectelor astrofizice”, a spus Polo-Gómez.
Inspirați de descoperirile lor, cercetătorii intenționează să continue să exploreze influența efectelor cuantice asupra diferitelor fenomene gravitaționale, care au atât o semnificație practică, cât și fundamentală.
„Mulți dintre noi sunt foarte interesați să continue studiul proprietăților gravitaționale ale materiei cuantice, în special în scenariile în care această materie cuantică încalcă condițiile energetice tradiționale”, a spus. Eduardo Martín-Martínez, de asemenea a Universității din Waterloo și a Institutului Perimetru. „Acest tip de materie cuantică poate, în principiu, să dea naștere la spațiu-timp exotic, având ca rezultat efecte precum gravitația respingătoare sau producând soluții exotice. ca unitatea warp Alcubierre sau găuri de vierme traversabile”.
Comentarii recente