Smyčky časoprostoru Mohou Vysvětlit černé Díry

2023 Autor: Luccile Osborne | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-08-25 13:32

Fyzika nemůže popsat, co se děje uvnitř černé díry. Tam se rozpadají současné teorie a obecná relativita se srazí s kvantovou mechanikou, vytváří to, čemu se říká singularita nebo bod, ve kterém rovnice vyplivují nekonečnosti.

Ale některé pokročilé teorie fyziky se pokoušejí překlenout propast mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou, odhalují, co se skutečně děje uvnitř nejhustších předmětů ve vesmíru. Nedávno vědci aplikovali teorii zvanou smyčková kvantová gravitace na případ černých děr a zjistili, že uvnitř těchto objektů může být prostor a čas extrémně zakřivený, ale ta gravitace není nekonečná, jak předpovídá obecná relativita.

Bylo to poprvé, kdy vědci aplikovali teorii kvantové gravitace s úplnou smyčkou na černé díry a výsledky byly povzbudivé, uvedli vědci.

„To, co udělali, je zásadním krokem, protože byli schopni poskytnout mnohem úplnější popis toho, co se skutečně děje poblíž singularity černé díry pomocí kvantové gravitace smyčky,“řekl Abhay Ashtekar, fyzik, který studuje kvantovou gravitaci smyčky v Pensylvánii. Státní univerzita, která se nezúčastnila nového výzkumu. "Stále nemáme jasný obraz o tom, co se stane. Takže otevírá nové dveře, které budou následovat ostatní lidé."

SEE ALSO: Images: Black Holes of the Universe

Černá díra se vytvoří, když dojde obrovské palivo do jaderné fúze a zhroutí se pod vlastní gravitací. Vnější vrstvy hvězdy jsou vypuzeny a její jádro padá na sebe, přičemž gravitační tah je stále silnější, dokud nezůstane hmota jádra kondenzovaná do extrémně malé oblasti. Podle obecné relativity je tato oblast jediným bodem časoprostoru a hustota je nekonečně velká - singularita.

Ale většina vědců si myslí, že singularity opravdu neexistují, že jsou jen známkou toho, že se rovnice rozpadly a nedokážou adekvátně popsat realitu. Kvantová gravitace smyčky se jeví jako zlepšení obecné relativity při popisu černých děr, protože nevytváří jedinečnost.

Myšlenka je založena na pojmu „kvantizace“, který rozděluje entitu na diskrétní kusy. Mechanika Wilequantum říká, že atomy existují v kvantovaných, diskrétních stavech, smyčkové kvantové gravitaci předpokládá, že prostorový čas sám je vyroben z kvantovaných, diskrétních bitů v forma malých, jednorozměrných smyček.

"Smyčka znamená, že základní nadšení samotného kosmického času jsou jednorozměrné povahy," řekl Jorge Pullin, fyzik z Louisiany State University, který spoluautorem nové studie s Rodolfo Gambini z University of Montevideo, Uruguay. „Základním stavebním kamenem je smyčka nebo síť smyček. Pro vizuální obrázek si představte síťovinu.“

Tento způsob zobrazování časoprostoru mění základní fyziku, zejména v extrémním prostředí, jako jsou černé díry nebo Velký třesk - což je považováno za zrozené vesmírem. Velký třesk, stejně jako černé díry, je nepopsatelný pod obecnou relativitou, chápanou pouze jako jedinečnost.

"Subjekt skutečně vzlétl v roce 2005, kdy bylo zjištěno, že kvantová gravitace smyčky dokáže přirozeně vyřešit singularitu Velkého třesku a že kvantový časoprostor je mnohem větší, než si Einstein představoval," řekl Ashtekar pro SPACE.com.

Pullin a Gambini uvedli, že jejich práce je jen předběžným krokem, zdaleka úplným popisem skutečné složitosti černých děr.

„Tento model, který jsme udělali, je velmi jednoduchý,“řekl Pullin. Podle jejich zjednodušeného modelu „černá díra existuje věčně a nevyvíjí se. V důsledku toho nemohu přesně říci, co příroda udělá uvnitř černé díry. Může to být tak, že singularita bude nahrazena regionem, který se dostane vysoce zakřivené, ale ne nekonečně zakřivené. Nebo by to mohlo být tak, že to prostě nedává smysl - dostanete region, který se nechová jako klasický časoprostor. Interagoval by s částicemi různými způsoby, než si obvykle myslíme. “

Nyní, když dosáhli tohoto kroku, vědci doufají, že pokročí v práci tím, že učiní černé díry v jejich modelu dynamičtějšími a proměnlivějšími.

„Černé díry, které jsme studovali, byly v prázdném prostoru - v nich nebylo nic. Byly to čistě časoprostorové,“řekl Pullin. „Snažíme se přidat látku, protože pak to přidává dynamiku. Jsme uprostřed to teď. “

Studie byla publikována 23. května v časopise Physical Review Letters.

Obrázek se svolením NASA

• Vesmírná webová vysílání: Seznamte se s Kathy Luedersovou, novým šéfem vesmírných letů NASA!
• 'Space Crew' chce, abyste bránili Zemi proti mimozemšťanům (a můžete si to hned vyzkoušet zdarma)
• NASA postavila vrtulník, aby prozkoumala Mars a je konečně připravena ke spuštění
• Neptunův divný měsíc, Triton, mohl získat návštěvu z kosmické lodi NASA s názvem Trident

Tento článek byl původně publikován na webu Space.com zde