Keď obrie hviezdy zomrú, nielen zmiznú. Zrútia sa a zanechajú po sebe stlačený hviezdny zvyšok, obvykle veľký ako metropola, čo je superhustá guľa neutrónov nazývaná neutrónová hviezda.
Väčšina teoretikov verí, že vo výnimočných prípadoch obrovská umierajúca hviezda vytvorí čiernu dieru - bodový „singularita“s prakticky nekonečnou hustotou a gravitačným poľom tak silným, že v ňom nie je ani svetlo, najrýchlejšia vec vo vesmíre.
Nová štúdia ponúka alternatívnu myšlienku, že hypotetické objekty ako čierne hviezdy alebo gravastary môžu existovať na polceste medzi neutrónovými hviezdami a čiernymi dierami. Ak je to tak, potom by exotické hviezdne mŕtvoly mali byť takmer totožné s čiernymi dierami, až na jednu kľúčovú okolnosť - tie nenávratne neabsorbujú svetlo.
Existujú dobré dôvody hľadať také alternatívy, pretože čierne diery spôsobujú veľa teoretických problémov. Napríklad ich singularity sú údajne skryté za neviditeľnými hranicami známymi ako horizonty udalostí. Hodte niečo do čiernej diery a akonáhle to prejde horizontom udalostí, navždy to zmizne. Existujú ale fyzikálne zákony, ktoré naznačujú, že informácie nemožno zničiť, vrátane informácií zakódovaných vo všetkom, čo spadne do čiernych dier.
Modely čiernych hviezd a gravastarov vyvinuté za posledné dve desaťročia naznačujú, že tieto objekty nebudú mať singularity a horizonty udalostí. Stále však nie je jasné, či sa také objekty môžu skutočne vytvoriť a zostať stabilné.
Nový výskum teoretického fyzika Raula Carballo-Rubia z Medzinárodnej školy pokročilého výskumu v Taliansku navrhuje mechanizmus, ktorý umožňuje existenciu čiernych hviezd a gravastarov.
Vedec skúmal neobvyklý jav známy ako kvantová vákuová polarizácia. Kvantová fyzika, ktorá lepšie popisuje, ako sa chovajú všetky známe subatomárne častice, predpokladá, že realita je neistá, čo obmedzuje presnosť poznatkov o vlastnostiach najzákladnejších jednotiek hmoty - napríklad nikdy nemôžete absolútne poznať polohu a hybnosť častice v tej istej oblasti. rovnaký čas. Jedným zvláštnym dôsledkom tejto neistoty je, že vákuum nie je nikdy úplne prázdne, ale má takzvané „virtuálne častice“, ktoré neustále oscilujú, keď prichádzajú a odchádzajú z existencie.
Propagačné video:
S obrovským množstvom energie uvoľnenej výbuchom obrovskej hviezdy môžu tieto virtuálne častice polarizovať alebo usporiadať v závislosti od svojich vlastností, rovnako ako magnety majú severný a južný pól. Carballo-Rubio vypočítal, že polarizácia týchto častíc môže vytvoriť úžasný efekt vo vnútri silných gravitačných polí umierajúcich obrovských hviezd - pole, ktoré odpudzuje, neláka.
Podľa Einsteinovej všeobecnej teórie relativity vedie materiálne a energetické zakrivenie časopriestoru k formovaniu gravitačných polí. Planéty a hviezdy majú pozitívne množstvo energie a výsledné gravitačné polia majú príťažlivú povahu.
„Keď sú však virtuálne častice polarizované, vákuum, ktoré zaberajú, môže mať v priemere negatívnu energiu a ohýbajú časopriestor tak, že príslušné gravitačné pole začne byť odpudivé,“hovorí Carballo-Rubio.
To by samozrejme mohlo zabrániť vytvoreniu čiernej diery. Tento jav spôsobuje, že relatívne ľahké hviezdne zvyšky namiesto čiernych dier vytvárajú neutrónové hviezdy. Ich gravitačné polia nie sú dosť silné na to, aby zničili neutróny v singularite.
Dva predchádzajúce modely naznačovali, že odpudivá gravitácia by mohla spôsobiť zrútenie hviezdnych zvyškov a vytvorenie čiernych dier. Jeden zo simulovaných hviezdnych zvyškov namiesto toho tvoril gravastary - objekty naplnené kvantovým vákuom pokryté tenkou škrupinou hmoty. Iný model naznačil, že výsledkom týchto kolapsov boli čierne hviezdy, kde sa hmota a kvantové vákuum striedajú v celej štruktúre v starostlivej rovnováhe. Oba objekty majú stále silné gravitačné polia, ktoré hlboko narušujú svetlo, vďaka čomu pôsobia tmavo ako čierne diery.
Podľa Carballo-Rubia existovala predtým veľká neistota ohľadne vlastností čiernych hviezd a gravastarov. V novom diele vytvoril matematický rámec, ktorý začleňuje účinky odpudivej gravitácie do rovníc popisujúcich expanziu a kontrakciu hviezd. Predtým sa verilo, že sa to dá interpretovať iba pomocou počítačov. Jeho nový model predpokladá existenciu hybridu čiernej hviezdy a gravastaru - objektu, kde je hmota a kvantové vákuum distribuované v celej štruktúre, ale s hmotou vo vyšších koncentráciách v obale ako v jadre.
Výskum je publikovaný v časopise Physical Review Letters.