В дълбините на Вселената може да съществуват необичайни подобни на черни дупки обекти, които имат силата да предефинират физиката такава, каквато я познаваме.
Ново проучване изчислява, че през следващите години гравитационно-вълновите обсерватории на Земята могат да намерят тези хипотетични странни сфери, които са известни като екзотични компактни обекти.
Базираната в САЩ лазерна интерферометрова гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) и нейният европейски събрат Virgo са построени, за да улавят вълните в тъканта на пространство-времето, излъчвани от сблъскващи се масивни обекти като черни дупки и неутронни звезди. И все пак винаги има шанс учените да се сблъскат с нещо неочаквано.
"Не можем да сме толкова наивни да предполагаме, че знаем всичко, което е там", заявява пред Live Science Луис Лонго (Luís Longo), докторант по физика във Федералния университет на ABC в Сао Пауло, Бразилия.
Изследователите в продължение на много години градят хипотези за екзотичните компактни обекти и се опитват да определят как биха изглеждали на детекторите на гравитационни вълни, добавя Лонго.
Терминът "екзотичен компактен обект" обхваща множество различни теоретични единици. Сред възможностите са гравазвездите, които биха изглеждали подобни на обикновена черна дупка, но изпълнени с тъмна енергия, загадъчно вещество, причиняващо ускореното разширяване на Вселената. Друг компактен обект, който би могъл да се крие във Вселената, е фузбол, подобен на черна дупка възел от фундаментални едномерни струни, предложен в теорията на струните, която се опитва да обедини и замени досега приетите теории във физиката.
Гравитационната вълна GW190521, измерена от LIGO и Virgo. Кредит: R. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)
Сред най-простите предложени екзотични компактни обекти са хипотетичните бозонни звезди. Бозоните са елементарни частици, които носителите на силата на природните взаимодействия - такива са фотоните за електромагнитното взаимодействие, глуоните за силното взаимодействие, W и Z бозоните за слабото взаимодействие и може би също така все още хипотетичните гравитони за гравитацията. Всички бозони имат цяло число спин, 0, 1, 2 и т.н ..., докато фермионите (като електрони, протони и неутрони) имат полуцял спин например 1/2, 3/2, 5/2 и т.н ...
Бозонните звезди са добре обосновани кандидати за тъмна материя. Сблъсък на две бозонни звезди предлага международен екип учени като алтернативно обяснение за произхода на гравитационния вълнов сигнал GW190521.
Нещото, което свързва екзотичните компактни обекти, е, че за разлика от черните дупки, те би трябвало да нямат хоризонт на събитията, обяснява Лонго. Според теорията на относителността на Алберт Айнщайн хоризонтът на събитията е сфера, заобикаляща черната дупка, отвъд която всяко пътуване става еднопосочно - нищо не може да излезе от него - дори светлината.
Но учените знаят, че теорията на относителността на Айнщайн един ден ще трябва да бъде заменена. Въпреки че теорията е изключително успешна в описването на гравитацията и масивните космически обекти, тя не казва нищо за поведението на субатомните частици. За това физиците се обръщат към квантовата механика.
Надеждата е в крайна сметка да има теория на квантовата гравитация, която да замести както теорията на относителността, така и квантовата механика. Екзотичните компактни обекти биха могли да предоставят необходимата информация, за да започнат да изграждат тази бъдеща теория.
"Те ще скъсат с Общата теория на относителността, защото няма да доведе до една от ключовите прогнози", коментира Лонго, позовавайки се на хоризонта на събитията. "В този смисъл бихме тествали теорията за гравитацията на Айнщайн."
Тъй като две черни дупки се сблъскват и сливат, те се въртят една около друга, изкривяват пространство-времето и изпращат гравитационни вълни, които могат да изпратят сигнал на детекторите на LIGO на Земята. След като се срещнат, хоризонтът на събитията няма да позволи още вълни да избягат навън, обяснява Лонго.
Но тъй като на екзотичните компактни обекти липсва хоризонт на събитията, някои гравитационни вълни могат да паднат навътре към центъра на обекта и след това да отскочат, създавайки гравитационно ехо, което изтича навън, добавя той. Тези ехо вълни са твърде слаби за LIGO и Virgo, за да могат да ги открият сега, но в момента съоръженията се надграждат за повече чувствителност и към тях се присъединява Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) в Япония, който започна да функционира миналата година.
Лонго и колегите му са изчислили, че по време на следващата наблюдателна кампания на детекторите за гравитационни вълни, която трябва да започне през лятото на 2022 г., LIGO и другите детектори могат да станат достатъчно чувствителни, за да уловят сигнала от един или два екзотични компактни обекта, ако те съществуват.
Но трябва да имаме предвид, че дори ако LIGO открие тези ехо сигнали, все пак ще е нужно много време, преди научната общност да го потвърди, че те наистина са свързани с тези хипотетични странности.
Лонго споделя, че би се зарадвал, ако обсерваториите успеят да открият някои доказателства за екзотични компактни обекти.
"Това ще бъде първият намек за разбиването на Общата теория на относителността", прогнозира той. "Това би било огромен пробив и изключително вълнуващо".
Източник: 'Exotic compact objects' could soon break physics, new study suggests, Live Science
Още по темата
Физика
Гравитационните вълни GW190521 може да са дошли от сблъсък на екзотични бозонни звезди
Космос
Търсачите на гравитационни вълни тръгват на лов на други космически чудовища (видео)
Физика
Търсят се гравитационни вълни в паметта на пространство-времето
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари