April 21, 2024

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Blasenartige „Sterne in Sternen“ könnten die Seltsamkeit eines Schwarzen Lochs erklären

Blasenartige „Sterne in Sternen“ könnten die Seltsamkeit eines Schwarzen Lochs erklären

Schwarze Löcher waren einst virtuelle Monster, die im Wirrwarr von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie geboren wurden, und sind heute als echte Himmelskörper wie Sterne, Monde und Galaxien bekannt.

Aber machen Sie keinen Fehler. Seine Motoren sind noch immer so rätselhaft wie damals, als der deutsche theoretische Physiker Karl Schwarzschild das Sagen hatte Zuerst mit Einsteins Feldgleichungen gespielt Ich kam zu dem Schluss, dass Raum und Zeit zu Gruben ohne Wiederkehr werden können.

Die Physiker Daniel Jampolski und Luciano Rizzola von der Goethe-Universität Frankfurt sind beim Versuch, die Gleichungen zur Beschreibung von Schwarzen Löchern besser zu verstehen, zum ersten Schritt zurückgekehrt und haben eine Lösung gefunden, die leichter vorstellbar, wenn nicht weniger bizarr ist.

Während herkömmliche Bilder von Schwarzen Löchern in ihren Zentren ein Durcheinander widersprüchlicher Physik enthalten, haben sich Jampolski und Rizzola eine einzigartige Variante einer gravitativ gebundenen „Blase“ aus Materie ausgedacht, die eine ganze Reihe miteinander verwobener Blasen enthalten könnte.

„Es ist bemerkenswert, dass selbst 100 Jahre nachdem Schwarzschild seine erste Lösung für Einsteins Feldgleichungen aus der Allgemeinen Relativitätstheorie lieferte, immer noch neue Lösungen gefunden werden können.“ sagen Risola.

„Es ist ein bisschen so, als würde man eine Goldmünze auf einem Weg finden, den schon viele andere entdeckt haben.“

Schwarze Löcher verbergen ein schmutziges Geheimnis der Physik. Fügen Sie genügend Objekte in den durch die sogenannte Schwarzschild-RadiusDie Schwerkraft wird alle anderen Kräfte überwinden und diese Masse in einen viel kleineren Raum ziehen. So lauten die Feldgleichungen in der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Gleichungen können jedoch nicht wirklich sagen, was am anderen Ende dieses großen Drucks passiert. Da wir uns auf immer kleinere Entfernungen konzentrieren, wird die Quantenphysik immer wichtiger. Da es keine einfache Möglichkeit gibt, die beiden (fast) alles umfassenden Theorien miteinander zu verbinden, stehen wir vor einer großen Frage darüber, was mit der Materie passiert, wenn die Schwerkraft sie über einen bestimmten Punkt hinaus zerquetscht.

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Als ob das noch nicht genug Herausforderung wäre, stellt die Existenz von Objekten, die Informationen auf einer Hin- und Rückreise zum kosmischen Gefängnis senden und in einem konstanten Hitzeschein, der sogenannten Hawking-Strahlung, verdampfen können, ein physikalisches Paradoxon dar, das auf der Regel basiert, dass Informationen kann nicht einfach verschwinden.

In 2001Der Quantenphysiker Paul Mazur und der Astrophysiker Emil Mottola arbeiteten zusammen, um die Gleichungen zu verstehen und herauszufinden, ob sie diese Sackgassen vermeiden könnten.

Was sie fanden, war ein gravitativ verdichteter Stern. Dieses hypothetische Konstrukt, das auf unheimliche Weise als Gravastern bezeichnet wird, beschreibt eine auf ein fast unmögliches Maß an Dünnheit komprimierte Materieschicht, die von innen heraus mit einer großzügigen Portion dunkler Energie aufgeblasen wird.

So seltsam diese Sternballons auch klingen, sie werden von außen immer noch wie schwarze Löcher aussehen, während sie praktischerweise dem Informationsparadoxon entgehen und die Notwendigkeit eines unendlich dicken Anflugs von Quantenabsurdität in ihrem Kern vermeiden.

Jampolski und Rizzola fanden heraus, dass ein Gravatar mit einer etwas dickeren Membran einen zweiten Gravatar darin ausbalancieren konnte. Ebenso könnte der zweite eingebettete Gravatar mit seiner seltsamen Hülle aus hochkomprimiertem Material schwanger sein und das bilden, was sie einen Nestar nennen.

„Der Nestar ist wie eine Matroschka-Puppe“ sagen Jampolski, der unter Rizzolas Aufsicht die Lösung entwickelte.

Die Erfindung kosmischer Monster außerhalb des Schattens der reinen Theorie mag seltsam erscheinen, aber so wurden Schwarze Löcher überhaupt identifiziert. Noch wichtiger ist, dass die Entdeckung der Grenzen dessen, was die Theorie vorschlagen kann, zu Beobachtungen führen könnte, die die irritierendsten Rätsel des Schwarzen Lochs lösen.

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„Leider haben wir immer noch keine Ahnung, wie man einen solchen Gravastern erschaffen kann.“ sagen Risola.

„Aber selbst wenn es keine Sterne gibt, wird uns die Erforschung der mathematischen Eigenschaften dieser Lösungen letztendlich helfen, Schwarze Löcher besser zu verstehen.“

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Klassische und Quantengravitation.