Unele găuri negre ar putea fi de fapt „încâlciri” în țesătura spațiu-timp

Fizicienii au descoperit „încâlciri” în țesătura spațiu-timp care, privite de la distanță, par a imita găurile negre.

Cunoscute sub denumirea de „solitoni topologici”, aceste „încâlciri” în țesătura spațiu-timp ar putea exista în tot Universul, iar găsirea lor ar putea avansa înțelegerea fizicii cuantice.

• Cum au trecut razele cosmice prin atmosfera Pământului acum 41.000 de ani?
• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator

Aceste constatări au fost publicate într-un studiu din revista Physical Review D.

Găurile negre sunt poate cel mai frustrant obiect descoperit vreodată în știință. Teoria relativității generale a lui Einstein prezice existența lor, iar astronomii știu cum se formează: este nevoie ca o stea masivă să se prăbușească sub propria greutate.

Fără nicio altă forță disponibilă care să îi reziste, gravitația continuă să atragă până când tot materialul stelei este comprimat într-un punct infinit de mic, cunoscut sub numele de singularitate. În jurul acelei singularități se află un orizont de evenimente, o graniță invizibilă care marchează marginea găurii negre. Orice traversează orizontul de evenimente nu mai poate ieși niciodată.

Dar principala problemă este că punctele de densitate infinită nu pot exista cu adevărat. Deci, în timp ce relativitatea generală prezice existența găurilor negre și am găsit multe obiecte astronomice care se comportă exact așa cum prezice teoria lui Einstein, știm că încă nu avem imaginea completă. Știm că singularitatea trebuie înlocuită cu ceva mai rezonabil, dar nu știm ce este acel ceva, scrie Live Science.

Ce sunt aceste „încâlciri” în țesătura spațiu-timp?

Înțelegerea acestui lucru necesită înțelegerea gravitației extrem de puternice la scări extrem de mici, ceva numit gravitație cuantică. Până în prezent, nu avem o teorie cuantică viabilă a gravitației, dar avem mai mulți candidați. Unul dintre acești candidați este teoria corzilor, un model care sugerează că toate particulele care alcătuiesc Universul nostru sunt formate din corzi mici, care vibrează.

Pentru a explica marea varietate de particule care există în Universul nostru, nu este suficient ca acele corzi să vibreze în cele trei dimensiuni spațiale obișnuite. Teoria corzilor prezice existența unor dimensiuni suplimentare, toate strânse în jurul lor înseși la o scară insondabil de mică, atât de mică încât nu putem spune că acele dimensiuni sunt acolo.

Iar acel act de a încovoia dimensiuni spațiale suplimentare la scări incredibil de mici poate duce la obiecte foarte interesante.

Solitonii topologici

În noul studiu, cercetătorii au propus că aceste dimensiuni compacte suplimentare pot da naștere la defecte. Asemenea unei cute de pe cămașă pe care nu o poți îndrepta, indiferent cât de mult ai călca-o, aceste defecte ar fi imperfecțiuni stabile, permanente în structura spațiu-timpului, adică un soliton topologic. Fizicienii au sugerat că acești solitoni ar arăta, acționa și probabil ar mirosi precum găurile negre.

Cercetătorii au studiat modul în care razele de lumină s-ar comporta atunci când trec în apropierea unuia dintre acești solitoni. Ei au descoperit că solitonii ar afecta lumina aproape în același mod ca o gaură neagră. Lumina s-ar îndoi în jurul solitonilor și ar forma inele orbitale stabile, iar solitonii ar arunca umbre.

Cu alte cuvinte, celebrele imagini de la Telescopul Event Horizon, care a mărit gaura neagră M87* în 2019, ar arăta aproape exact la fel dacă ar fi solitoni în centrul imaginii, mai degrabă decât o gaură neagră.

Solitonii nu vor atrage tot ce se apropie de ei

Dar de aproape, similaritatea dispare. Solitonii topologici nu sunt singularități, deci nu au orizonturi de evenimente. Ai putea să te apropii oricât de mult de un soliton și ai putea să pleci oricând dacă ai vrea.

Din păcate, nu avem găuri negre suficient de aproape pentru a studia în detaliu, așadar ne putem baza doar pe observațiile unor obiecte îndepărtate. Dacă se vor descoperi vreodată solitoni topologici, revelația nu ar fi doar o perspectivă majoră asupra naturii gravitației, ci ne-ar permite să studiem în mod direct natura gravitației cuantice, dar și teoria corzilor.

Vă recomandăm să citiți și:

Un satelit „tricotat” va fi lansat pe orbită pentru a observa Pământul

Astronomii au aflat cum vânturile spațiale influențează evoluția galaxiilor

O navă spațială experimentală chineză s-a întors pe Pământ după 276 de zile petrecute pe orbită

O gaură neagră „devoratoare” de stele, descoperită de astronomi, este cea mai apropiată de Pământ