20 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Има ли черни дупки, състоящи се от ... тъмна енергия?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 13 септември 2019 в 00:1025010
Концепция на художника за пъраична черна дупка. Кредит: NASA / JPL-Caltech

Двама изследователи от Университета на Хаваите наскоро откриха и коригираха грешка, допусната при прилагането на уравненията на Айнщайн за моделиране на нарастването на Вселената.

Това ще потвърди една хипотеза отпреди петдесет години, предсказваща, че много големите звезди трябва да колапсират в нещо,  което изглежда като черна дупка, когато се гледа отвън, но за разлика от черните дупки, съдържа тъмна енергия вместо сингулярност.

Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal.

Кевин Крокер (Kevin Croker), научен сътрудник на Факултета по физика и астрономия, и Джоел Вайнер (Joel Weiner), преподавател от математическия факултет на Хавайския университет в Маноа, показаха, че може да има грешка в решенията на полевите уравнения на Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн от 1915 г., грешка, която може да бъде доста решаваща. 

„В продължение на 80 години работехме обикновено приемайки, че Вселената не е засегната от специфичните детайли на която и да е малка област. Вече е ясно, че Общата теория на относителността може забележимо да е свързана с колапсиращите звезди - региони с големина на Хонолулу - с поведението на Вселената като цяло, която е над хиляда милиарда пъти по-голяма“, обяснява Крокер.

Обекти като наскоро заснетият и показан тук свръхмасивен компактен обект в центъра на галактика M87, всъщност може да са GEODE. Показаният за мащаб GEODE ще бъде приблизително 2/3 радиусът на тъмната област, изобразена от Event Horizon Telescope. Това е почти същия размер, очакван за черна дупка.  Районът, съдържащ тъмна енергия (в зелено) е малко по-голям от черна дупка със същата маса. Свойствата на всяка кора (в лилаво), ако има такава, зависят от конкретния модел GEODE.  Кредит: EHT collaboration, NASA/CXC/Villanova University

През 1924-1925 г. руският физик Александър Фридман въз основа на своите изследвания на релативистични модели и решения на полевите уравненията на Айнщайн създава теорията за разширяващата се Вселена, която сега е общоприета гледна точка.

Изводите на Фридман се основават на предположението, че материята в космоса, от какъвто и да е вид, е приблизително от един и същ тип и е разпределена сравнително равномерно, като в неговия модел по-малките обекти може да не се вземат под внимание, защото нямат достатъчно голям (ако имат въобще някакъв) ефект върху много по-голямата Вселена.

Но Крокер и Вайнер решават да проверят какво ще се случи с Вселената и обектите вътре в нея, ако направят някои промени в основните параметри на уравненията на Фридман. Оказва се, че промяната има доста драстични последици.

Те откриват, че скоростта на разширяване на Вселената може да бъде чувствителна към средния принос на всички обекти. По същия начин самите обекти може да бъдат свързани с нарастването на Вселената, натрупвайки или губейки енергия, в зависимост от своя състав. Този резултат е важен, защото разкрива неочаквани връзки между космологията и физиката на компактните обекти.

През 1966 г. руски физик на име Ераст Глинер предлага модел, при който пространства, образувани скоро след Големия взрив, може да са предизвикали огромни антигравитационни ефекти. Това са обекти, които изглеждат като черни дупки отвън, но всъщност са огромни балони от енергия, „огъващи“ останалата част на Вселената. Той нарича тези пространства „неспецифични обекти от тъмна енергия“ (Generic Objects of Dark Energy - GEODE).

Въз основа на работата на Глинер, Крокер и Винер, изчисляват, че дори само няколко древни звезди колапсират в GEODE, това би обяснило наблюдаваното, но все още необяснимо ускоряващо се разширяване на Вселената. 

Крокер и Вайнер показаха, че компактни, плътни обекти, като черните дупки, наистина могат да повлияят на развитието на Вселената. И това влияние е взаимно - Вселената също влияе върху растежа или свиването на малките обекти. А това означава, че например скоростта, с която Вселената се разширява, може да ни даде информация за това как еволюират масивните звезди. Десетилетия наред предполагахме, че масивните звезди (> 8 слънчеви маси) имат ядро, което колапсира в черна дупка след експлозия на свръхнова от тип II. Но това не винаги е така, твърдят Крокер и Вайнер.

Гледани отвън, тези GEODE биха изглеждали като черни дупки, с цялата си маса, съсредоточена в сингулярност, но в действителност ще се състоят от тъмна енергия. И всички тези GEODE комбинирани биха допринесли чрез тъмната си енергия за ускореното разширяване на Вселената.

Първоначално тъмната енергия е открита през 1998 г. Учените определят, че разширяването на Вселената се ускорява, съответствайки на наличието на равномерния принос на тъмната енергия. Два екипа астрономи с помощта на осем телескопа независимо потвърдиха разширяването. Тогава те не предвиждиха, че обекти от тъмна енергия могат да допринесат за разширяването. Хавайските изследователи показаха, че ако малка част от най-старите звезди колапсират в GEODE, вместо в черни дупки, техният среден принос днес естествено ще произведе необходимата равномерна тъмна енергия.

Фотография на област от свръхдълбокия космос (eXtreme Deep Field -  XDF). Влияят ли си Вселената и черните дупки от тъмната енергия взаимно? Кредит: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI).

От 2015 г. по време на кампаниите за наблюдение на O1 и O2 на LIGO и Virgo са открити десет гравитационни вълни от двойки сблъскващи се черни дупки. Всички тези черни дупки са десетки слънчеви маси, всъщност по-масивни от прогнозите на моделите за еволюцията на масивните звезди. Затова Крокер и Вайнер смятат, че всички тези черни дупки са GEODE. Централната черна дупка M87 * в галактиката M87, на която е дадено хавайското име Powehi, също може да е свръхмасивен GEODE, както се вижда на изображението по-горе. 

Крокер и Вайнер заявиха, че очакват да намерят много поводи, за да изпробват теорията си в бъдеще с реални наблюдения. Ще видим дали се издържи, но едно е сигурно, това е много интересна идея.

„Черните дупки определено не са мъртви. Показахме, че ако GEODE съществуват, те лесно могат да доведат до наблюдаваните явления, за които няма убедително обяснение. Очакваме много други наблюдателни последствия от сценария GEODE, включително много начини за неговото изключване. Ние едва се докоснахме до повърхността”, пишат Крокер и Вайнер.

Изследването „Последствия от симетрията и налягането в космологията на Фридман: I. Формализъм”, е публиковано в броя на Astrophysical Journal от 28 август 2019 г. и е на свободен достъп.

Източник: 

Are black holes made of dark energy?, University of Hawaii at Manoa


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.