Žvaigždės žavėjo žmones nuo neatmenamų laikų. Šiuolaikinio mokslo dėka mes gana daug žinome apie žvaigždes, apie jų skirtingus tipus ir struktūras. Šios temos žinios yra nuolat atnaujinamos ir tobulinamos; astrofizikai spėlioja daugybę teorinių žvaigždžių, kurios gali egzistuoti mūsų visatoje. Kartu su teorinėmis žvaigždėmis yra ir į žvaigždes panašių objektų, astronominių struktūrų, kurios atrodo ir elgiasi kaip žvaigždės, tačiau neturi standartinių savybių, kurias apibūdintume kaip žvaigždes. Šiame sąraše esantys objektai yra ant fizikos tyrimų ribos ir nebuvo tiesiogiai stebimi … dar.
- „Salik.biz“
Kvarko žvaigždė
Savo gyvenimo pabaigoje žvaigždė gali sugriūti į juodąją skylę, baltąją nykštukę ar neutroninę žvaigždę. Jei žvaigždė yra pakankamai tanki prieš jai einant į supernovą, žvaigždės likučiai sudarys neutroninę žvaigždę. Kai tai atsitiks, žvaigždė tampa ypač karšta ir tanki. Turėdama tokią materiją ir energiją, žvaigždė bando sugriūti į save ir sudaryti išskirtinumą, tačiau centre esančios fermioninės dalelės (šiuo atveju - neutronai) paklūsta Pauli principui. Anot jo, neutronai negali būti suspausti į tą pačią kvantinę būseną, todėl juos atstumia nuo griūvančios medžiagos ir pasiekia pusiausvyrą.
Dešimtmečius astronomai manė, kad neutroninė žvaigždė išliks pusiausvyroje. Tačiau tobulėjant kvantų teorijai, astrofizikai pasiūlė naują žvaigždžių tipą, kuris galėtų atsirasti, jei nutrūktų degeneracinis neutrono šerdies slėgis. Ji vadinama varškės žvaigžde. Didėjant žvaigždės masės slėgiui, neutronai skyla į jų sudedamąsias dalis, kvarkus aukštyn ir žemyn, kurie, veikiant dideliam slėgiui ir daug energijos, galėtų egzistuoti laisvoje būsenoje, užuot gaminę hadronus, tokius kaip protonai ir neutronai. Pavadinta „keistu reikalu“, ši varškės sriuba būtų neįtikėtinai tiršta, tankesnė už įprastą neutroninę žvaigždę.
Astrofizikai vis dar diskutuoja, kaip tiksliai galėjo susiformuoti šios žvaigždės. Remiantis kai kuriomis teorijomis, jie atsiranda, kai griūvančios žvaigždės masė yra tarp masės, reikalingos juodosios skylės arba neutroninės žvaigždės susidarymui. Kiti siūlo egzotiškesnius mechanizmus. Pagrindinė teorija yra ta, kad varškės žvaigždės susidaro, kai tankios egzistuojančios keistos medžiagos pakuotės, apvyniotos silpnai sąveikaujančiomis dalelėmis (WIMP), susiduria su neutronine žvaigžde, pasodindamos jos branduolį su keista medžiaga ir inicijuodamos transformaciją. Jei taip atsitiks, neutroninė žvaigždė išlaikys neutronų žvaigždės medžiagos „plutą“, veiksmingai tęsdama savo išvaizdą kaip neutroninė žvaigždė, tačiau tuo pat metu turėdama keistos medžiagos šerdį. Nors kol kas neradome jokių varškinių žvaigždžių,daugelis stebimų neutroninių žvaigždžių gali būti slaptos.
Reklaminis vaizdo įrašas:
„Electroweak“žvaigždės
Nors varškės žvaigždė gali būti paskutinis žvaigždės gyvenimo etapas, kol ji miršta ir tampa juodąja skyle, fizikai neseniai pasiūlė kitą teorinę žvaigždę, kuri galėtų egzistuoti tarp varškės žvaigždės ir juodosios skylės. Vadinamoji elektrinio variklio žvaigždė galėtų išlaikyti pusiausvyrą per sudėtingą silpnos branduolinės jėgos ir elektromagnetinės jėgos, vadinamos elektrinio silpnėjimo jėga, sąveiką.
Elektros srovės žvaigždėje slėgis ir energija, gaunama iš žvaigždės masės, pasislenka ant kvarco žvaigždės keistos materijos šerdies. Didėjant energijai, elektromagnetinės ir silpnos branduolinės jėgos susimaišys taip, kad tarp šių dviejų jėgų nebus skirtumo. Esant tokiam energijos lygiui, branduolio kvarkai ištirpsta į leptonus, kaip elektronai ir neutrinai. Didžioji dalis keisto dalyko virsta neutrinu, o išleista energija suteiks pakankamai jėgos, kad žvaigždė nenukristų.
Mokslininkams įdomu rasti elektrinę silpną žvaigždę, nes jos branduolio savybės būtų identiškos jaunosios visatos charakteristikoms po milijardo sekundės po Didžiojo sprogimo. Tuo metu mūsų visatos istorijoje nebuvo skirtumo tarp silpnos branduolinės jėgos ir elektromagnetinės jėgos. Suformuluoti teorijas apie tą laiką pasirodė gana sunku, todėl radinys elektrinės silpnos žvaigždės pavidalu reikšmingai padėtų kosmologiniams tyrimams.
Elektros srovės žvaigždė taip pat turi būti vienas iš tankiausių objektų Visatoje. Elektra varganos žvaigždės šerdis būtų obuolio dydžio, bet masės maždaug dvi Žemės, todėl tokia žvaigždė teoriškai būtų tankesnė už bet kurią anksčiau stebėtą žvaigždę.
Objekto erškėčiai - Žitkova
1977 m. Kip Thorne ir Anna Zhitkova išleido dokumentą, kuriame išsamiai aprašytos naujo tipo žvaigždės, vadinamos „Thorn-Zhitkova Object“(OTZ). OTZ yra hibridinė žvaigždė, susidariusi susidūrus raudonajai supergentajai ir mažajai tankiai neutroninei žvaigždei. Kadangi raudonoji supergalvė yra neįtikėtinai didelė žvaigždė, prireiks šimtų metų, kad neutroninė žvaigždė pirmiausia galėtų prasiskverbti pro vidinę atmosferą. Kol ji įsirėš į žvaigždę, dviejų žvaigždžių orbitalinis centras (barycenteris) judės supergalvės centro link. Galų gale dvi žvaigždės susilieja, sudarydamos didelę supernovą ir galiausiai juodąją skylę.
Stebint OTZ iš pradžių būtų panaši į tipišką raudoną supergalvą. Nepaisant to, OTZ turėtų nemažai neįprastų raudonojo supergalvo savybių. Ne tik skirsis jo cheminė sudėtis, bet ir į ją įsirėžusi neutronų žvaigždė iš vidaus skleis radijo pliūpsnius. Gana sunku rasti OTL, nes jis mažai kuo skiriasi nuo įprasto raudonojo supergalvo. Be to, OTZ yra suformuotas ne mūsų galaktikos apylinkėse, bet arčiau Pieno kelio centro, kur žvaigždės yra supakuotos atidžiau.
Tačiau tai nesustabdė astronomų ieškoti kanibalo žvaigždės ir 2014 m. Buvo paskelbta, kad supergiant HV 2112 gali būti galimas OTZ. Mokslininkai išsiaiškino, kad HV 2112 turi neįprastai didelį metalinių elementų kiekį raudoniems antgaliams. Cheminė HV 2112 sudėtis atitinka tai, ką Thorne'as ir Zhitkova spėjo aštuntajame dešimtmetyje, todėl astronomai šią žvaigždę laiko galinga kandidate į pirmąjį stebėtą OTG. Reikia papildomų tyrimų, tačiau būtų šaunu manyti, kad žmonija atrado pirmąją kanibalo žvaigždę.
Sušalusi žvaigždė
Paprasta žvaigždė degina vandenilio kurą, sukurdama helį ir palaikydama save iš vidaus, gimdama proceso metu. Bet kada nors vandenilis pasibaigs ir galiausiai žvaigždei reikia sudeginti sunkesnius elementus. Deja, energija, sklindanti iš šių sunkiųjų elementų, gaunama ne tiek iš vandenilio, tiek žvaigždė pradeda vėsti. Kai žvaigždė eina supernova, ji visatą išauga su metaliniais elementais, kurie vėliau formuojasi naujoms žvaigždėms ir planetoms. Brandėjant visatai, sprogo vis daugiau žvaigždžių. Astrofizikai parodė, kad kartu su Visatos senėjimu didėja ir jo bendras metalų kiekis.
Anksčiau žvaigždėse metalo praktiškai nebuvo, tačiau ateityje žvaigždės turės žymiai padidintą metalų gausą. Visatai senstant susidarys naujos ir neįprastos metalinių žvaigždžių rūšys, įskaitant hipotetines užšaldytas žvaigždes. Šio tipo žvaigždės buvo pasiūlytos 1990 m. Kadangi Visatoje gausu metalų, naujai susikūrusioms žvaigždėms reikės žemesnės temperatūros, kad jos taptų pagrindinėmis sekos žvaigždėmis. Mažiausios žvaigždės, kurių masė yra 0,04 žvaigždžių (pagal Jupiterio masės laipsnį), gali tapti pagrindinėmis sekos žvaigždėmis, palaikydamos branduolių sintezę 0 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Jie bus sušalę ir apsupti apledėjusio ledo debesų. Tolimoje ir tolimoje ateityje šios užšalusios žvaigždės išstums daugumą paprastų žvaigždžių šaltoje ir niūrioje visatoje.
Magnetosferoje amžinai žlungantis objektas
Visi jau įpratę, kad su nesąmoningomis savybėmis ir paradoksais siejama daugybė juodųjų skylių. Siekdami kažkaip susitvarkyti su juodosios skylės matematikai būdingomis problemomis, teoretikai iškėlė daugybę žvaigždžių formos objektų. 2003 m. Mokslininkai pareiškė, kad juodosios skylės nėra iš tikrųjų išskirtinumai, kaip įpratę manyti, bet yra egzotiškos žvaigždės rūšis, vadinama „amžinai magnetosferoje griūvančiu objektu“(MVCO, MECO). MVCO modelis yra bandymas išspręsti teorinę problemą: atrodo, kad griūvančios juodosios skylės reikalai juda greičiau nei šviesos greitis.
MVCO formuojasi kaip eilinė juodoji skylė. Gravitacija pranoksta materiją, ir materija pradeda žlugti savyje. Bet MVCO radiacija, atsirandanti dėl dalelių susidūrimo, sukuria vidinį slėgį, panašų į slėgį, kurį sukuria sintezės procesas žvaigždės šerdyje. Tai leidžia MVCO išlikti absoliučiai stabiliam. Jis niekada nesudaro įvykių horizonto ir niekada visiškai nesugrius. Juodosios skylės ilgainiui susitrauks ir išgaruos, tačiau MVCO žlugimas užtruks begalę laiko. Taigi tai yra nuolatinio žlugimo būsena.
MVCO teorijos išsprendžia daugelį juodosios skylės problemų, įskaitant informacijos problemą. Kadangi MVCO niekada nesuyra, informacijos naikinimo problemos, kaip ir juodosios skylės atveju, nėra. Vis dėlto, kad ir kokios nuostabios būtų MVKO teorijos, fizikų bendruomenė jas priima su dideliu skepticizmu. Manoma, kad kvazariai yra juodosios skylės, apsuptos šviečiančio akcento disko. Astronomai tikisi rasti kvazarą su tiksliomis MVCO magnetinėmis savybėmis. Kol kas dar nerasta, tačiau galbūt nauji teleskopai, tiriantys juodąsias skylutes, atskleis šią teoriją. Tuo tarpu MVKO išlieka įdomiu juodųjų skylių problemų sprendimu, tačiau toli gražu ne pirmaujančiu kandidatu.
Gyventojų žvaigždės III
Mes jau aptarėme sušalusias žvaigždes, kurios pasirodys visatos gale, kai viskas taps per daug metališka, kad susiformuotų karštos žvaigždės. O kaip žvaigždės kitame spektro gale? Šios žvaigždės, suformuotos iš pirmykščių dujų, likusių nuo Didžiojo sprogimo, vadinamos III populiacijos žvaigždėmis. Žvaigždžių populiacijos schemą 1940 m. Pateikė Waltor Baade ir aprašė žvaigždės metalo kiekį. Kuo vyresni gyventojai, tuo didesnis metalo kiekis. Ilgą laiką buvo tik dvi žvaigždžių populiacijos (kurių loginis vardas buvo I ir II populiacija), tačiau šiuolaikiniai astrofizikai pradėjo rimtą žvaigždžių paiešką, kurios turėjo egzistuoti iškart po Didžiojo sprogimo.
Šiose žvaigždėse nebuvo sunkių elementų. Jie buvo sudaryti iš vandenilio ir helio, susikertančio su ličiu. III populiacijos žvaigždės buvo absurdiškai ryškios ir didžiulės, didesnės nei daugelis šiuolaikinių žvaigždžių. Jų kiemai ne tik sintetino bendrus elementus, bet ir buvo kurstomi dėl tamsiosios medžiagos sunaikinimo reakcijų. Jie taip pat gyveno labai mažai, tik kelis milijonus metų. Galų gale sudegė visas šių žvaigždžių vandenilis ir helio kuras, jie panaudojo sunkiųjų metalų elementus sintezei ir sprogo, išsklaidydami sunkiuosius elementus visoje visatoje. Jaunojoje visatoje niekas neišgyveno.
Bet jei niekas neišliko, kodėl turėtume apie tai galvoti? Astronomai labai domisi III populiacijos žvaigždėmis, nes jie mums leis geriau suprasti, kas įvyko Didžiajame sprogime ir kaip vystėsi jaunoji visata. Ir šviesos greitis padės tai padaryti astronomams. Atsižvelgiant į nuolatinį šviesos greičio dydį, jei astronomai gali rasti neįtikėtinai tolimą žvaigždę, jie iš esmės žiūrės atgal į laiką. Astrofizikos ir kosmoso mokslų instituto astronomų grupė bando pamatyti atokiausias nuo Žemės galaktikas, kurias mes bandėme pamatyti. Šių galaktikų šviesa turėjo pasirodyti keli milijonai po Didžiojo sprogimo ir joje galėjo būti III populiacijos žvaigždžių šviesos. Studijuodami šias žvaigždes astronomai galės pažvelgti į laiką atgal. Be to, studijuodami III populiacijos žvaigždes, mums taip pat parodysite, iš kur mes atvykome. Šios žvaigždės buvo vienos iš pirmųjų, kurios pagimdė Visatą elementų, kurie suteikia gyvybę ir yra būtini žmogaus egzistencijai.
Kvazi žvaigždė
Negalima painioti su kvazaru (objektu, kuris atrodo kaip žvaigždė, bet jo nėra), kvazi žvaigždė yra teorinis žvaigždės tipas, kuris galėjo egzistuoti tik jaunoje visatoje. Kaip ir OTZ, apie kurį kalbėjome aukščiau, kvazi žvaigždė turėjo būti kanibalo žvaigždė, tačiau užuot paslėpusi kitą žvaigždę centre, ji slepia juodąją skylę. Kvazi žvaigždės turėjo būti suformuotos iš masyvių III populiacijos žvaigždžių. Kai paprastos žvaigždės žlunga, jos pereina supernovą ir palieka juodąją skylę. Kvaziestelėse tankus išorinis branduolinės medžiagos sluoksnis būtų absorbavęs visą energiją, išeinančią iš griūvančio šerdies, liktų vietoje ir neišeitų į supernovas. Išorinis žvaigždės apvalkalas liktų nepažeistas, o vidinis apvalkalas sudarytų juodąją skylę.
Kaip šiuolaikinė sintezės žvaigždė, kvazi žvaigždė pasiektų pusiausvyrą, nors ją palaikytų ne tik sintezės energija. Iš šerdies sklindanti energija, juodoji skylė, užtikrintų slėgį atsispirti gravitaciniam griūvimui. Kvazi žvaigždė maitinsis medžiaga, patenkančia į vidinę juodąją skylę, ir išlaisvins energiją. Dėl šios galingos skleidžiamos energijos kvazinė žvaigždė būtų neįtikėtinai šviesi ir 7000 kartų masyvesnė už Saulę.
Galų gale, tačiau kvazižvaigždė būtų praradusi savo išorinį apvalkalą maždaug po milijono metų, palikdama tik didžiulę juodąją skylę. Astrofizikai teigė, kad senovės kvazi žvaigždės buvo supermasyvių juodųjų skylių šaltinis daugumos galaktikų, taip pat ir mūsų, centruose. Pieno kelias galėjo būti pradėtas nuo vienos iš šių egzotiškų ir neįprastų senovės žvaigždžių.
„Preon“žvaigždė
Filosofai per amžius ginčijasi dėl kuo mažesnio materijos pasiskirstymo. Stebėdami protonus, neutronus ir elektronus, mokslininkai manė, kad jie rado pagrindinę Visatos struktūrą. Tačiau mokslui žengiant į priekį dalelių buvo vis mažiau ir mažiau, todėl mūsų visatos samprata turėjo būti patikslinta. Hipotetiškai dalijimasis galėtų vykti amžinai, tačiau kai kurie teoretikai preonus laiko mažiausiomis gamtos dalelėmis. Preonas yra taškinė dalelė, neturinti erdvės plėtimosi. Fizikai elektronus dažnai apibūdina kaip taškines daleles, tačiau tai yra tradicinis modelis. Elektronai iš tikrųjų turi plėtrą. Teoriškai preono tokio nėra. Jos gali būti pačios pagrindinės subatominės dalelės.
Nors „preon“tyrimai šiuo metu nėra iš mados, tai netrukdo mokslininkams diskutuoti, kaip galėtų atrodyti „preon“žvaigždės. „Preon“žvaigždės būtų nepaprastai mažos, dydis tarp žirnio ir futbolo kamuolio. Į šią mažą tūrį supakuota masė būtų lygi Mėnulio masei. Pagal astronominius standartus preoninės žvaigždės būtų šviesios, tačiau daug tankesnės už neutronines žvaigždes - tankiausi stebimi objektai.
Šias mažytes žvaigždes būtų labai sunku pastebėti dėl gravitacinių lęšių ir gama spindulių. Dėl savo nepastebimo pobūdžio kai kurie teoretikai siūlo siūlomas priešakines žvaigždes būti tamsiosios medžiagos kandidatais. Ir vis dėlto dalelių greitintuvų mokslininkai daugiausia rūpinasi Higso bozonu, o ne ieško preonų, todėl jų egzistavimas bus patvirtintas arba gali būti nepatvirtintas labai greitai.
Planko žvaigždė
Vienas didžiausių klausimų apie juodąsias skyles yra toks: kokie jie panašūs iš vidaus? Šia tema buvo išleista nesuskaičiuojama daugybė knygų, filmų ir straipsnių, pradedant fantastinėmis spekuliacijomis ir baigiant sunkiausiu ir tiksliausiu mokslu. Ir dar nėra sutarimo. Dažnai juodosios skylės centras apibūdinamas kaip išskirtinumas, turintis begalinį tankį ir neturintis erdvinių matmenų, bet ką tai iš tikrųjų reiškia? Šiuolaikiniai teoretikai bando apeiti šį neaiškų aprašymą ir išsiaiškinti, kas iš tikrųjų nutinka juodojoje skylėje. Iš visų teorijų viena įdomiausių yra prielaida, kad juodosios skylės centre yra žvaigždė, vadinama „Plancko žvaigžde“.
Siūloma „Planck“žvaigždė iš pradžių buvo sumanyta išspręsti juodosios skylės informacijos paradoksą. Jei laikytume juodąją skylę išskirtinumo tašku, tai turėtų nemalonų šalutinį poveikį: informacija bus sunaikinta, prasiskverbusi į juodąją skylę, pažeisdama apsaugos įstatymus. Tačiau, jei juodosios skylės centre yra žvaigždė, ji išspręs problemą ir padės spręsti ir juodosios skylės įvykių horizonto klausimus.
Kaip jūs turėjote atspėti, Planko žvaigždė yra keistas dalykas, kurį vis dėlto palaiko įprastinė branduolių sintezė. Jos pavadinimas kilęs iš to, kad tokios žvaigždės energijos tankis bus artimas Plancko. Energijos tankis yra energijos, esančios erdvės regione, matas, o Planko tankis yra didžiulis skaičius: 5,15 x 10 ^ 96 kilogramai kubiniame metre. Tai yra daug energijos. Teoriškai tiek daug energijos gali būti Visatoje iškart po Didžiojo sprogimo. Deja, niekada nematysime „Planck“žvaigždės, jei ji yra juodosios skylės viduje, tačiau ši prielaida leidžia išspręsti daugybę astronominių paradoksų.
Pūkuotas kamuolys
Fizikai mėgsta sugalvoti juokingų pavadinimų, skirtų sudėtingoms idėjoms. Pūkuotas rutulys yra pats švelniausias vardas, kurį galėjote pagalvoti apie mirtiną kosmoso regioną, kuris galėtų jus akimirksniu užmušti. Pūkuoto rutulio teorija kyla iš bandymo aprašyti juodąją skylę, naudojant stygų teorijos idėjas. Iš esmės pūkuotas rutulys nėra tikra žvaigždė ta prasme, kad tai nėra ugningos plazmos, kurią vargina sintezė, miasma. Atvirkščiai, tai yra įsipainiojusių energijos stygų regionas, palaikomas jų pačių vidinės energijos.
Kaip minėta aukščiau, pagrindinė juodųjų skylių problema buvo išsiaiškinti, kas yra jų viduje. Ši gili problema yra ir eksperimentinė, ir teorinė mįslė. Standartinių juodųjų skylių teorijos sukelia daugybę prieštaravimų. Stephenas Hawkingas parodė, kad juodosios skylės išgaruoja, o tai reiškia, kad bet kokia jose esanti informacija bus prarasta amžiams. Juodųjų skylių modeliai rodo, kad jų paviršius yra daug energijos sunaudojanti „ugniasienė“, kuri garina gaunamas daleles. Svarbiausia, kad kvantinės mechanikos teorijos neveikia, kai jos taikomos juodosios skylės išskirtinumui.
Pūkuotas kamuolys išsprendžia šias problemas. Norėdami suprasti, koks yra pūkuotas rutulys, įsivaizduokite, kad mes gyvename dvimačiame pasaulyje, kaip ant popieriaus lapo. Jei kas nors įdės cilindrą ant popieriaus, mes jį suvoksime kaip dvimatį apskritimą, net jei šis objektas iš tikrųjų egzistuoja trijose dimensijose. Mes galime įsivaizduoti, kad arogantiškos struktūros egzistuoja mūsų visatoje; styginių teorijoje jie vadinami sėlenomis. Jei egzistuotų daugiamatės sėlenos, mes jas suvoktume tik turėdami 4D jutimus ir matematiką. Styginių teoretikų manymu, tai, ką mes vadiname juodąja skyle, iš tikrųjų yra mūsų mažo matmens suvokimas apie daugialypę stygų struktūrą, kertančią mūsų keturių dimensijų erdvės laiką. Tada juodoji skylė nebus išskirtinumas; tai bus tik mūsų erdvės-laiko susikirtimas su daugialypėmis stygomis. Ši sankryža yra pūkuotas kamuolys.
Visa tai atrodo ezoteriškai ir kelia daug klausimų. Tačiau, jei juodosios skylės iš tikrųjų yra pūkuotos gyslelės, jos išspręs daugybę paradoksų. Jie taip pat turės šiek tiek kitokias savybes nei juodosios skylės. Vietoj vieno matmens išskirtinumo, pūkuotas rutulys turi tam tikrą tūrį. Tačiau nepaisant tam tikro tūrio, jis neturi tikslaus įvykių horizonto, jo ribos yra „purios“. Tai taip pat leidžia fizikams apibūdinti juodąją skylę, naudojant kvantinės mechanikos principus. Šiaip ar taip, pūkuotas kamuolys yra juokingas vardas, praskiedžiantis mūsų griežtą mokslinę kalbą.
Remiantis listverse.com medžiaga
Ilja Khel