Gravastar

Gravastar je hypotetický astrofyzikální objekt navržený jako teoretická alternativa k černé díře .  Teorii gravastar vyvinuli Emil Mottola z New Mexico National Laboratory a Paul Mazur z University of South Carolina [1] . Samotný termín „gravastar“ je zkratkou pro anglická slova znamenající „ hvězdu gravitačního vakua “ [2] . Při vývoji prvních teorií černých děr ještě nebyla známa základní fyzikální omezení, jako je Planckova délka a Planckův čas , takže teorie gravastar je pokusem o jakousi „modernizaci“ teorie černých děr zahrnutím kvantově mechanických efektů . v něm .  

Struktura

Teorie gravastar vychází z Einsteinovy ​​obecné teorie relativity a používá také univerzální koncept „nejmenší délky“, který existuje v kvantové mechanice. Tato hodnota je známá jako Planckova délka  – přirozená jednotka délky, protože zahrnuje pouze základní konstanty : rychlost světla , Planckovu konstantu a gravitační konstantu .

Planckova délka je:

≈ 1,616199(97)⋅10 −35 m [3] [4] [5] ,

kde:

Podle kvantové teorie jsou objekty menší než Planckova délka v zásadě nepozorovatelné. To má velký význam pro strukturu gravastar, protože z obecné teorie relativity vyplývá, že kolem gravastaru existuje oblast o velmi velké hmotnosti, která je pro vnější vesmír „neměřitelná“, protože v této oblasti v důsledku modrý posun , vlnová délka světla se blíží ve velikosti a pak se zmenší než Planckova délka. Tato oblast se nazývá „gravitační vakuum“.

Mazur a Mottola navrhli, že mimo tuto oblast bude existovat velmi hustá forma hmoty, Bose-Einsteinův kondenzát . V laboratorních podmínkách lze bosony ochladit na teploty blízké absolutní nule . V takto silně ochlazeném stavu se dostatečně velký počet atomů ocitne ve svých minimálních možných kvantových stavech a kvantové efekty se začnou projevovat na makroskopické úrovni. Pro vnějšího pozorovatele se jádro gravastaru svými vlastnostmi přiblíží Bose-Einsteinovu kondenzátu a může být pozorováno pouze díky Hawkingově radiaci . Detekce černých děr je možná pouze při astronomických pozorováních v oblasti rentgenového záření a stejným způsobem lze detekovat i gravastary.

Mazur a Mottola navrhli, že umělé vytvoření gravastar by mohlo vysvětlit původ našeho vesmíru a mnoha dalších vesmírů , protože veškerá hmota, která zanechá hroutící se hvězdu, projde centrální dírou do nové dimenze, po které se navždy roztáhne, v souladu s moderními teoriemi velkého třesku . Tato „nová dimenze“ vyvíjí vnější tlak na vrstvu Bose-Einsteinova kondenzátu a chrání ji před další destrukcí.

Model gravastar může sloužit jako nástroj k popisu toho , jak temná energie urychluje expanzi vesmíru . Jedna z možných verzí teorie gravastar používá Hawkingovo záření jako prostředek k výměně energie mezi „matkou“ a „vytvořeným“ vesmírem, ale tento úhel pohledu vyvolává ve vědecké komunitě velké kontroverze.

Vznik gravastaru může také pomoci vysvětlit výskyt náhlých a intenzivních záblesků gama paprsků .

Srovnání s černými dírami

Teorie gravastar je navržena tak, aby vyřešila neshody mezi přívrženci teorie černých děr a fundamentální fyziky a odstranila zjevné rozpory pomocí aparátu kvantové fyziky [6] .

Horizont událostí

V gravastaru není horizont událostí dobře definovaný povrch. Každá vlnová délka světla má svůj vlastní „horizont událostí“, ve kterém pozorovatel v plochém časoprostoru nikdy nemůže změřit tuto vlnovou délku kvůli gravitačnímu rudému posuvu .

Dynamická stabilita gravastaru

Existuje názor, že za určitých podmínek není gravastar, stejně jako „klasická“ černá díra, stabilní, pokud rotují [7] . Některé články ukázaly, že rotující gravastar může být stabilní při určité úhlové rychlosti , tloušťce pláště a kompaktnosti. Je také možné, že některé gravastary mohou být fyzicky stabilní na kosmologických časových měřítcích [8] . Jak ukazují jiné teoretické studie, zdůvodnění možnosti existence gravastaru nevylučuje možnost existence černých děr [9] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Černé díry vysávají americké vědce . Získáno 11. února 2015. Archivováno z originálu 11. února 2015.
  2. ↑ Výzkumník z Los Alamos říká, že „černé díry“ vůbec nejsou díry . Národní laboratoř Los Alamos. Získáno 10. dubna 2014. Archivováno z originálu 13. prosince 2006.
  3. ↑ Směrodatná odchylka v závorkách . Hodnotu Planckovy délky lze tedy vyjádřit v následujících tvarech : ] 10 −35 m
  4. ↑ NIST , „ Délka Planck Archived 22. listopadu 2018 na Wayback Machine “   , publikováno NIST Archived 13. srpna 2001 na Wayback Machine CODATA konstanty
  5. ↑ Základní fyzikální konstanty – kompletní výpis . Získáno 10. února 2015. Archivováno z originálu 8. prosince 2013.
  6. ↑ Stenger, Richard . Je teorie černých děr plná horkého vzduchu? , CNN.com (22. ledna 2002). Archivováno z originálu 10. prosince 2017. Staženo 10. dubna 2014.
  7. ↑ Vitor Cardoso; Paolo Pani; Mariano Cadoni & Marco Cavaglia (2007), Ergoregion nestabilita ultra-kompaktních astrofyzikálních objektů, arΧiv : 0709.0532 [gr-qc]. 
  8. ↑ Chirenti, Cecilia; Rezzolla, Luciano. Ergoregion instability in rotating gravastars  (anglicky)  // Physical Review D  : journal. - 2008. - říjen ( roč. 78 , č. 8 ). - doi : 10.1103/PhysRevD.78.084011 . - . - arXiv : 0808.4080 . Archivováno z originálu 4. března 2016.
  9. ↑ Rocha; Miguelote; Chan; da Silva; Santos & Anzhong Wang (2008), Omezené exkurzní stabilní gravastary a černé díry, arΧiv : 0803.4200 [gr-qc]. 

Literatura

Odkazy