Najnowsze badania wskazują na możliwość istnienia obiektów znacznie dziwniejszych niż czarne dziury
7 Paź 2007r. w
Kosmologia napisał/a
Anna Piotrowska
Naukowcy z Uniwersytetu Duke?a oraz Uniwersytetu w Cambridge twierdzą, iż istnieje sposób, aby wykazać, że nie wszystkie czarne dziury są rzeczywiście czarne.
Naukowcy z Uniwersytetu Duke’a oraz Uniwersytetu w Cambridge twierdzą, iż istnieje sposób, aby wykazać, że nie wszystkie czarne dziury są rzeczywiście czarne. Odnalezienie takiej niezamaskowanej formy, którą fizycy nazywają osobliwością „zburzyłoby podstawowe założenia teorii względności”, powiedział Arlie Petters profesor matematyki i fizyki z Uniwersytetu Duke’a, który pracował z Marcusem Wernerem absolwentem astrofizyki Uniwersytetu w Cambridge, nad artykułem opublikowanym online 24 września dla magazynu naukowego Physical Review D. „Znaczyłoby to, że natura przygotowała dla nas bardziej niesamowite niespodzianki niż czarne dziury”, dodał Petters.
Astronomowie nie mogą zapewnić, że wszystkie czarne dziury są rzeczywiście czarne, jako że nie nigdy wcześniej nie została dogłębnie zbadana ciemna materia otaczająca tego typu obiekty.
Według teorii Alberta Einsteina gwiazdy większe niż Słońce mogą zapaść się w sobie i skompresować do osobliwości, tworów tak ścieśnionych i niezmiernie zbitych, że prawa fizyki przestają działać wewnątrz nich.
Od tamtego czasu astronomom udało się dostarczyć pośrednich dowodów na istnienie takich tworów jak czarne dziury, które swoją nazwę zawdzięczają „hipotezie kosmicznej cenzury”. Według niej te „rzeczywiste” osobliwości, czyli takie, które mogą zostać wytworzone w naturze, muszą zawsze skrywać się za barierą zwaną „horyzontem zdarzeń”, spoza której światło nie jest w stanie uciec. W związku tym dla reszty Wszechświata są one niezmiennie czarne. Hipoteza kosmicznej cenzury „pozostaje otwartym zagadnieniem, które trudno udowodnić, ale też, z którym trudno jest się nie zgodzić”, zauważył Petters.
Pomimo ogólnego poparcia dla uniwersalności czarnych dziur Kip Thorne i John Preskill, dwaj eksperci w dziedzinie kosmologii relatywistycznej z California Institute of Technology zasugerowali ponad dekadę temu, że takie nagie osobliwości mogą istnieć w określonych przypadkach. Petters i Werner obmyślili sposób, aby zbadać ich obecność.
Astronomowie nie mogą zapewnić, że wszystkie czarne dziury są rzeczywiście czarne, jako że nie nigdy wcześniej nie została dogłębnie zbadana ciemna materia otaczająca tego typu obiekty, stwierdził Petters. Jako główny dowód naukowcy mogą wskazać tylko na wpływ, jaki ogromna siła grawitacyjna określonych niewidocznych obiektów wywiera na otaczającą je materię. Chodzi tu o emisję wysoce energetycznego promieniowania lub też o ekstremalne orbity pobliskich gwiazd.
Petters jest ekspertem w dziedzinie „soczewkowania grawitacyjnego”, kolejnym efekcie wynikającym z teorii względności, który pozwala masywnym źródłom grawitacji rozszczepiać światło pochodzące ze znajdujących się w ich tle obiektów astronomicznych, na złożone obrazy.
We wcześniejszych artykułach, opublikowanych w Physical Review D. z listopada 2005 oraz lutego 2006, Petters i Charles Keeton z Uniwersytetu Rutgersa zasugerowali sposób wykorzystania soczewkowania grawitacyjnego do próby podważenia hipotezy kosmicznej cenzury.
Metoda, o której mowa ograniczała się do niewirujących osobliwości, których istnienie jest tylko teoretycznie możliwe. Jak do tej pory wykryto, że wszystkie domniemane osobliwości występują w kosmosie wirując z ogromną częstotliwością, czasami nawet 1000 razy na sekundę.
Petters i Werner zaczęli się wspólnie zastanawiać czy możliwe jest uogólnienie wykorzystania soczewkowania grawitacyjnego do wszystkich rzeczywistych wirujących osobliwości. Ku ich zdziwieniu, jak stwierdził Petters, okazało się, że tak.
W pracy wspieranej przez National Science Foundation z USA oraz Science Technology Facilities Council z Wielkiej Brytanii, Petters i Werner wysunęli wniosek, że czarna dziura może zostać pozbawiona swojego horyzontu zdarzeń i stać się nagą osobliwością, jeśli jej moment obrotowy, efekt wirowania, jest większy niż jej masa.
Innymi słowy czarna dziura o masie równej dziesięciu masom Słońca musiałaby wirować kilka tysięcy razy na sekundę, zasugerował Werner.
W przypadku, kiedy wymagane warunki zostaną spełnione, obliczenia Pettersa i Wernera pokazują, że grawitacja masywnej nagiej osobliwości rozszczepiłaby światło pochodzące ze znajdujących się w jej tle gwiazd i galaktyk na różne charakterystyczne sposoby wykrywalne przez astronomów posługujących się istniejącymi urządzeniami lub takimi, które wkrótce zostaną skonstruowane.
Owe sposoby zostały przedstawione w postaci sześciu różnych równań, które łączą wir osobliwości z rozdzieleniem, wyrównaniem kątowym oraz jasnością dwóch rozszczepionych obrazów.
„Jeśli zapytacie mnie czy wierzę w istnienie nagich osobliwości to muszę powiedzieć, że wciąż się waham”, powiedział Petters. „Mam jednak nadzieję, że nie istnieją. Zdecydowanie wolę „otulone” czarne dziury. Lecz wciąż pozostaję gotowy na przyjęcie innych ewentualności”.
Źródło: Space Daily
Fotografia: Space Daily
przemasi
14.01.2009, 01:18