Interested Article - Гравастар

Гравастар ( англ. gravastar ) — гипотетический астрофизический объект, предложенный в качестве теоретической альтернативы чёрной дыры , теорию гравастара разработали Эмиль Моттола из и Пауль Мазур из Университета Штата Южная Каролина . Сам термин «гравастар» является акронимом английских слов, означающих «звезда гравитационного вакуума» ( англ. gravitational vacuum star ) . При разработке первых теорий чёрных дыр ещё не были известны фундаментальные физические ограничения, такие как планковская длина и планковское время , поэтому теория гравастара является попыткой своего рода «модернизации» теории чёрных дыр путём включения в неё квантовомеханических эффектов .

Структура

Теория гравастара основывается на общей теории относительности Эйнштейна и использует также универсальное понятие «наименьшей длины», существующей в квантовой механике. Эта величина известна как планковская длина — естественная единица длины, поскольку в неё входят только фундаментальные константы : скорость света , постоянная Планка и гравитационная постоянная .

Планковская длина равна:

\ell _{P}={\sqrt {\frac {\hbar G}{c^{3}}}}

≈ 1,616199(97)⋅10 ⁻³⁵ м ,

где:

Согласно квантовой теории, объекты с размерами меньше, чем планковская длина, в принципе ненаблюдаемы. Это имеет большое значение для структуры гравастара, поскольку из общей теории относительности следует, что вокруг гравастара очень большой массы имеется область, «неизмеряемая» для внешней вселенной, так как в этой области из-за синего смещения длина волны света приближается по величине, а затем становится меньше планковской длины. Эта область получила название «гравитационный вакуум».

Мазур и Моттола предположили, что за пределами этой области будет находиться очень плотная форма материи, конденсат Бозе-Эйнштейна . В лабораторных условиях бозоны можно охладить до температур, близких к абсолютному нулю . В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Для внешнего наблюдателя ядро гравастара будет приближаться по свойствам к конденсату Бозе-Эйнштейна, и его можно наблюдать только благодаря излучению Хокинга . Обнаружение чёрных дыр возможно лишь при астрономических наблюдениях в рентгеновском диапазоне , таким же путём могут быть обнаружены и гравастары.

Мазур и Моттола предположили, что искусственное создание гравастара может объяснить происхождения нашей Вселенной и многих других вселенных , потому что вся материя, выходя из коллапсирующей звезды, будет проходить сквозь центральное отверстие в новое измерение, после чего вечно расширяться, в соответствии с современными теориями Большого взрыва . Это «новое измерение» оказывает внешнее давление на слой конденсата Бозе-Эйнштейна и защищает его от дальнейшего разрушения.

Модель гравастара может послужить инструментом для описания, как тёмная энергия ускоряет расширение Вселенной . Один из возможных вариантов теории гравастара использует излучение Хокинга как средство обмена энергией между «материнской» и «порождённой» Вселенными, но эта точка зрения вызывает большие разногласия в научном сообществе.

Формирование гравастара также может помочь объяснить возникновение внезапных и интенсивных всплесков гамма-излучения .

Сравнение с чёрными дырами

Теория гравастара призвана разрешить разногласия между приверженцами теории чёрных дыр и фундаментальной физикой, устранив очевидные противоречия за счёт использования аппарата квантовой физики .

Горизонт событий

В гравастаре горизонт событий не является чётко определённой поверхностью. Каждое значение длины волны света имеет свой «горизонт событий», внутри которого наблюдатель в плоском пространстве-времени никогда не сможет измерить эту длину волны из-за гравитационного красного смещения .

Динамическая устойчивость гравастара

Есть точка зрения, что при определённых условиях гравастар, равно как и «классическая» чёрная дыра не являются стабильными, если они вращаются . В некоторых работах показано, что вращающийся гравастар может быть стабильным при определённой угловой скорости , толщине оболочки и компактности. Также возможно, что некоторые гравастары могут быть физически стабильными в космологических масштабах времени . Как показано в других теоретических исследованиях, обоснование возможности существования гравастара не исключает возможности существования чёрных дыр .

См. также

Примечания

. Дата обращения: 11 февраля 2015. 11 февраля 2015 года.
. Los Alamos National Laboratory. Дата обращения: 10 апреля 2014. 13 декабря 2006 года.
В скобках указано стандартное отклонение . Таким образом, значение планковской длины можно представить в следующих формах: $\ell _{P}$ ≈ 1,616199(97) · 10 ⁻³⁵ м =
= (1,616199 ± 0,000097) · 10 ⁻³⁵ м =
= [1,616102 ÷ 1,616296] · 10 ⁻³⁵ м
NIST , « от 22 ноября 2018 на Wayback Machine » (англ.) , от 13 августа 2001 на Wayback Machine CODATA constants
. Дата обращения: 10 февраля 2015. 8 декабря 2013 года.
Stenger, Richard (2002-01-22). . CNN.com. из оригинала 10 декабря 2017 . Дата обращения: 10 апреля 2014 .
Vitor Cardoso; Paolo Pani; Mariano Cadoni; Marco Cavaglia (2007). "Ergoregion instability of ultra-compact astrophysical objects". arXiv : [ ].
Chirenti, Cecilia; Rezzolla, Luciano. (англ.) // Physical Review D : journal. — 2008. — October ( vol. 78 , no. 8 ). — doi : . — Bibcode : . — arXiv : . 4 марта 2016 года.
Rocha; Miguelote; Chan; da Silva; Santos; Anzhong Wang (2008). "Bounded excursion stable gravastars and black holes". arXiv : [ ].

Литература

Camenzind, Max. (англ.) . — Berlin: Springer, 2007. — P. —445. — ISBN 9783540499121 .
George Chapline (2005-03-28). . Nature News.
Mazur; Emil Mottola (2001). "Gravitational Condensate Stars: An Alternative to Black Holes". arXiv : . {{ cite arXiv }} : |class= игнорируется ( справка )
Visser, Matt; Wiltshire, David L. (PDF). Дата обращения: 2 октября 2004.
Zanotti, Luciano Rezzolla, Olindo. Relativistic hydrodynamics (англ.) . — 1. publ.. — Oxford: Oxford University Press , 2013. — P. 599—603. — ISBN 9780198528906 .

Ссылки

[1] . Дата обращения: 11 февраля 2015. 11 февраля 2015 года.

[notblackholes-2] . Los Alamos National Laboratory. Дата обращения: 10 апреля 2014. 13 декабря 2006 года.

[3] В скобках указано стандартное отклонение . Таким образом, значение планковской длины можно представить в следующих формах: $\ell _{P}$ ≈ 1,616199(97) · 10 ⁻³⁵ м =
= (1,616199 ± 0,000097) · 10 ⁻³⁵ м =
= [1,616102 ÷ 1,616296] · 10 ⁻³⁵ м

[4] NIST , « от 22 ноября 2018 на Wayback Machine » (англ.) , от 13 августа 2001 на Wayback Machine CODATA constants

[5] . Дата обращения: 10 февраля 2015. 8 декабря 2013 года.

[6] Stenger, Richard (2002-01-22). . CNN.com. из оригинала 10 декабря 2017 . Дата обращения: 10 апреля 2014 .

[7] Vitor Cardoso; Paolo Pani; Mariano Cadoni; Marco Cavaglia (2007). "Ergoregion instability of ultra-compact astrophysical objects". arXiv : [ ].

[8] Chirenti, Cecilia; Rezzolla, Luciano. (англ.) // Physical Review D : journal. — 2008. — October ( vol. 78 , no. 8 ). — doi : . — Bibcode : . — arXiv : . 4 марта 2016 года.

[9] Rocha; Miguelote; Chan; da Silva; Santos; Anzhong Wang (2008). "Bounded excursion stable gravastars and black holes". arXiv : [ ].

Interested Article - Гравастар

Содержание