Физики обнаружили странный поворот в пространстве-времени, который может имитировать черные дыры — до тех пор, пока они не сблизятся. Эти теоретические изъяны в структуре пространства-времени, известные как «топологические солитоны», известны во всей Вселенной, и их обнаружение может продвинуть наше понимание квантовой физики, согласно новому исследованию, опубликованному 25 апреля в журнале Science. физический обзор d.
черные дыры Возможно, это самая разочаровывающая вещь, когда-либо открытая наукой. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает их существование, и астрономы знают, как они формируются: все, что нужно массивной звезде, — это разрушиться под собственным весом. При отсутствии других сил, способных противостоять ей, гравитация продолжает притягиваться до тех пор, пока весь материал звезды не сжимается в очень маленькую точку, известную как сингулярность. Вокруг этой сингулярности находится горизонт событий, невидимая граница, которая отмечает край черной дыры. Все, что пересекает горизонт событий, не может выйти наружу.
Но главная проблема в том, что точки бесконечной плотности не могут реально существовать. Таким образом, хотя общая теория относительности предсказывает существование черных дыр, и мы находим множество астрономических объектов, которые ведут себя точно так, как предсказывала теория Эйнштейна, мы знаем, что у нас все еще нет полной картины. Мы знаем, что уникальность должна быть заменена чем-то более логичным, но мы не знаем, что это за вещь.
Связанный: Являются ли черные дыры червоточинами?
Чтобы найти это, требуется понимание гравитации, которая чрезвычайно сильна в очень малых масштабах — то, что называется квантовой гравитацией. Пока что у нас нет работоспособной квантовой теории гравитации, но есть несколько кандидатов. Одним из таких кандидатов является струнная теориямодель, которая предполагает, что все частицы, из которых состоит наша Вселенная, на самом деле состоят из крошечных вибрирующих струн.
Чтобы объяснить большое разнообразие частиц, населяющих нашу Вселенную, эти струны не могут просто вибрировать в обычных трех пространственных измерениях. Теория струн предсказывает существование дополнительных измерений, свернувшихся друг в друга в непостижимо малых масштабах — настолько малых, что мы даже не можем знать об их существовании.
И этот акт сморщивания дополнительных пространственных измерений в крошечных масштабах может привести к очень интересным вещам.
В новом исследовании исследователи предположили, что эти сверхкомпактные размеры могут привести к дефектам. Подобно морщинам, которые вы не можете разгладить на своей рубашке, как бы вы ее ни гладили, эти несовершенства будут неизменяемыми, постоянными дефектами в структуре пространства-времени — топологическим солитоном. Физики предположили, что эти селтоны будут выглядеть, действовать и, возможно, пахнуть как черные дыры.
Исследователи изучали, как световые лучи будут вести себя при прохождении рядом с одним из таких солитонов. Они обнаружили, что солитоны будут влиять на свет так же, как черная дыра. Свет огибает солитоны и образует устойчивые орбитальные кольца, а солитоны отбрасывают тени. Другими словами, Знаменитые снимки, сделанные телескопом Event Horizon.увеличенный снимок черной дыры M87* в 2019 году, выглядел бы почти так же, если бы это был селтон в центре изображения, а не черная дыра.
Но скоро традиция закончится. Топологические солитоны не являются сингулярностями, поэтому у них нет горизонтов событий. Вы можете подобраться к солитону настолько близко, насколько захотите, и всегда можете уйти, если хотите (при условии, что у вас достаточно топлива).
К сожалению, у нас нет черных дыр достаточно близко, чтобы копаться в них, поэтому мы можем полагаться только на наблюдения за удаленными объектами. Если когда-либо будут обнаружены какие-либо топологические солитоны, это открытие не только позволит нам лучше понять природу гравитации, но и позволит нам непосредственно изучить природу квантовой гравитации и теории струн.
«Писатель. Внештатный исследователь твиттера. Будущий кумир подростков. Заядлый пивной ниндзя».