Erdvės-laiko audinio mazgas. Mokslininkai mano, kad išsprendė juodųjų skylių esmę

Mokslininkų grupė „Physical Review D“ pristatė naują tyrimą, kuriame jie teigia, kad juodosios skylės iš tikrųjų gali būti hipotetiniai objektai, vadinami topologiniais solitonais. Šie objektai atrodo kaip juodosios skylės, tačiau iš jų galima pabėgti, rašo „Space“.

Naujojo tyrimo autoriai mano, kad visoje visatoje gali būti savotiškų erdvėlaikio audinio defektų, kurie gali būti labai panašūs į juodąsias skyles. Bet jei skrisite arčiau jų, paaiškės, kad tai iš tikrųjų yra hipotetiniai topologiniai solitonai. Jei juos pavyks aptikti, tai suteiks galimybę pagerinti kvantinės fizikos supratimą.

Juodųjų skylių egzistavimą numatė bendroji Einšteino reliatyvumo teorija, ir šiandien jau gauti du tiesioginiai šių objektų vaizdai. Mokslininkai žino, kad juodosios skylės atsiranda mirus didžiulėms žvaigždėms, kai jos žlunga veikiamos savo gravitacijos. Ji suspaudžia žvaigždės likučius, kol lieka be galo mažas ir neįtikėtinai tankus taškas, vadinamas singuliarumu. Aplink jį atsiranda tam tikra riba arba įvykių horizontas, kuris yra išorinis juodosios skylės kraštas. Viskas, kas peržengs šią ribą, net šviesa, amžinai liks juodojoje skylėje.

Tačiau fizikai vis dar mano, kad begalinio tankio taškai negali egzistuoti. Todėl iškyla problema: juodosios skylės turi egzistuoti, jos jau stebimos, net ir tiesiogiai, bet jų prigimtis vis dar nėra iki galo suprantama. Taigi galbūt juodosios skylės iš tikrųjų yra kažkas kita?

Norint išspręsti šią problemą, būtina suprasti stipriausios gravitacijos labai mažose skalėse prigimtį, tai yra, ką fizikai vadina kvantine gravitacija. Dar nėra kvantinės gravitacijos teorijos, tačiau yra keletas kandidatų, kurie galėtų ja tapti.

Pavyzdžiui, tai taikoma stygų teorijai, pagal kurią visos visatos dalelės iš tikrųjų yra sudarytos iš mažyčių vibruojančių stygų. Norint paaiškinti dalelių įvairovę erdvėje, šios stygos negali tiesiog vibruoti įprastomis trimis erdvinėmis dimensijomis.

Remiantis stygų teorija, yra papildomų matmenų, kurie yra sulenkti į save neįtikėtinai mažu masteliu, ir mes dar negalime pasakyti, ar jie apskritai egzistuoja, nes tai toks mažas dydis. Bet jei darysime prielaidą, kad egzistuoja šie matmenys, galime manyti, kad yra neįprastų hipotetinių objektų.

Naujojo tyrimo autoriai mano, kad šie kompaktiškai sulankstyti papildomi matmenys gali sukurti erdvėlaikio audinio defektus ar klostes – topologinius solitonus. Mokslininkai mano, kad šie objektai iš tikrųjų gali atrodyti ir netgi elgtis kaip juodosios skylės, tačiau yra skirtumų.

Remiantis nauja teorija, solitonai paveiks šviesą taip pat, kaip ir juodosios skylės. Tai yra, kai šviesa artėja prie šių objektų, ji iškreipiama ir atsiranda savotiškas šviesos žiedas, metantis šešėlį. Todėl fizikai pasiūlė, kad solitonai gali atrodyti taip pat, kaip dvi žinomos juodosios skylės, kurios buvo nufotografuotos tiesiogiai.

Bet jei priartėsite prie šių objektų, jie pasirodys ne visai panašūs į juodąsias skyles. Remiantis nauja teorija, solitonai nėra singuliarumai ir neturi įvykių horizonto, kaip juodosios skylės. Pasirodo, prie solitonų galima skristi labai arti, juos tyrinėti ir skristi atgal, svarbiausia, kad užtektų degalų.

Tačiau arti Žemės dar neaptikta juodųjų skylių, kad būtų galima į jas nuskristi, atidžiai jas ištirti ir išsiaiškinti, ar tai solitonai. Todėl kol kas mokslininkai stebi ir toliau esančius objektus. Tačiau tyrimo autoriai nurodo, kad jei bus galima rasti topologinių solitonų, tai pagerins mūsų supratimą apie gravitaciją ir pagerins mūsų supratimą apie kvantinę fiziką ir galbūt paskatins kvantinės gravitacijos teoriją.