Žuvus milžiniškoms žvaigždėms jos ne tik išnyksta. Jie žlunga, palikdami suspaustą žvaigždžių liekaną, paprastai metropolio dydžio, tai yra supertankus neutronų kamuolys, vadinamas neutronų žvaigžde.
Dauguma teoretikų mano, kad išimtiniais atvejais milžiniška mirštanti žvaigždė suformuoja juodąją skylę - taško „singuliarumas“, turintis praktiškai begalinį tankį, ir toks galingas gravitacinis laukas, kad nėra net šviesos, greičiausio visatos dalyko.
Naujajame tyrime siūloma alternatyvi idėja, kad hipotetiniai objektai, tokie kaip juodosios žvaigždės ar gravastarai, galėtų egzistuoti pusiaukelėje tarp neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių. Jei taip, tada egzotiški žvaigždžių lavonai turėtų būti beveik identiški juodosioms skylėms, išskyrus vieną esminę aplinkybę - jie negrįžtamai nesugeria šviesos.
Yra rimtų priežasčių ieškoti tokių alternatyvų, nes juodosios skylės kelia daug teorinių problemų. Pavyzdžiui, jų singuliarumas tariamai yra paslėptas už nematomų ribų, vadinamų įvykių horizontais. Meskite ką nors į juodąją skylę, ir kai tik ji praeis įvykio horizontą, ji išnyks visam laikui. Tačiau yra fizikos dėsnių, kurie rodo, kad informacijos negalima sunaikinti, įskaitant informaciją, užkoduotą viskam, kas patenka į juodąsias skyles.
Per pastaruosius du dešimtmečius sukurti juodų žvaigždžių ir gravastarų modeliai rodo, kad šie objektai neturės savitumų ir įvykių horizonto. Tačiau vis dar neaišku, ar tokie objektai iš tikrųjų gali susiformuoti ir išlikti stabilūs.
Naujas teorinio fiziko Raulo Carballo-Rubio iš Tarptautinės pažangiųjų tyrimų mokyklos Italijoje tyrimas siūlo mechanizmą, leidžiantį egzistuoti juodosioms žvaigždėms ir gravastarams.
Mokslininkas ištyrė neįprastą reiškinį, vadinamą kvantine vakuumine poliarizacija. Kvantinė fizika, geriausiai apibūdinanti, kaip elgiasi visos žinomos subatominės dalelės, daro prielaidą, kad tikrovė yra neaiški, ribojanti, kaip tiksliai jūs galite žinoti pagrindinių materijos vienetų savybes - pavyzdžiui, niekada negalite visiškai žinoti dalelės padėties ir impulso tame pačiame Tuo pačiu metu. Viena keista šio neapibrėžtumo pasekmė yra ta, kad vakuumas niekada nėra visiškai tuščias, bet turi vadinamąsias „virtualias daleles“, kurios nuolat svyruoja einant ir egzistuojant.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Turėdamos milžinišką energijos kiekį, išsiskiriantį sprogus didžiulei žvaigždei, šios virtualios dalelės gali poliarizuotis arba susitvarkyti, priklausomai nuo jų savybių, lygiai taip pat, kaip magnetai turi šiaurės ir pietų ašigalius. Carballo-Rubio apskaičiavo, kad šių dalelių poliarizacija gali sukurti nuostabų efektą galinguose mirštančių milžiniškų žvaigždžių gravitacijos laukuose - laukas, kuris atstumia, netraukia.
Pagal bendrą Einšteino reliatyvumo teoriją, materialus ir energetinis erdvės-laiko kreivumas lemia gravitacijos laukų susidarymą. Planetose ir žvaigždėse yra teigiamas energijos kiekis, todėl susidarę gravitacijos laukai yra patrauklaus pobūdžio.
"Tačiau kai virtualios dalelės poliarizuojasi, jų užimtas vakuumas vidutiniškai gali turėti neigiamos energijos ir jos iškreipia erdvės laiką taip, kad susijęs gravitacijos laukas tampa atstumiantis", - sako Carballo-Rubio.
Tai, žinoma, galėtų užkirsti kelią juodosios skylės susidarymui. Šis reiškinys sąlyginai lengvus žvaigždžių likučius vietoj juodųjų skylių formuoja neutronų žvaigždes. Jų gravitaciniai laukai nėra pakankamai stiprūs, kad sunaikintų neutronus vienatve.
Du ankstesni modeliai teigė, kad atstumiantis gravitacija gali sužlugdyti žvaigždžių likučius ir suformuoti juodąsias skyles. Vienas iš imituotų žvaigždžių likučių suformavo gravastarus - objektus, užpildytus kvantiniu vakuumu, padengtą plonu medžiagos apvalkalu. Kitas modelis pasiūlė, kad dėl šių žlugimų atsirado juodos žvaigždės, kur materija ir kvantinis vakuumas keičiasi visoje struktūroje atsargiai subalansuoti. Abiejuose objektuose vis dar yra galingi gravitaciniai laukai, kurie labai iškreipia šviesą, todėl jie atrodo tamsūs kaip juodosios skylės.
Anot Carballo-Rubio, anksčiau buvo daug neaiškumų dėl juodųjų žvaigždžių ir gravastarų savybių. Naujame darbe jis sukūrė matematinę sistemą, kuri atstumiančiosios gravitacijos poveikį įtraukia į lygtis, apibūdinančias žvaigždžių išsiplėtimą ir susitraukimą. Anksčiau buvo manoma, kad tai galima aiškinti tik kompiuterių pagalba. Naujajame jo modelyje daroma prielaida, kad egzistuoja juodos žvaigždės ir gravastaro hibridas - objektas, kuriame materija ir kvantinis vakuumas pasiskirstę visoje struktūroje, tačiau apvalkale medžiaga yra didesnė nei šerdyje.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Physical Review Letters“.
