Die Sterne haben die Menschen seit jeher fasziniert. Dank der modernen Wissenschaft wissen wir viel über Sterne, über ihre verschiedenen Arten und Strukturen. Das Wissen zu diesem Thema wird ständig aktualisiert und verfeinert. Astrophysiker spekulieren über eine Reihe theoretischer Sterne, die in unserem Universum existieren könnten. Neben theoretischen Sternen gibt es auch sternförmige Objekte, astronomische Strukturen, die wie Sterne aussehen und sich verhalten, aber nicht die Standardmerkmale aufweisen, die wir als Sterne bezeichnen. Die Objekte auf dieser Liste stehen kurz vor der Physikforschung und wurden noch nicht direkt beobachtet.
Quarkstern
Am Ende seines Lebens kann ein Stern in ein Schwarzes Loch, einen Weißen Zwerg oder einen Neutronenstern fallen. Wenn der Stern dicht genug ist, bevor er zur Supernova wird, bilden die Sternreste einen Neutronenstern. In diesem Fall wird der Stern extrem heiß und dicht. Mit solcher Materie und Energie versucht der Stern, in sich zusammenzufallen und eine Singularität zu bilden, aber die fermionischen Teilchen im Zentrum (in diesem Fall Neutronen) gehorchen dem Pauli-Prinzip. Ihm zufolge können Neutronen nicht auf den gleichen Quantenzustand komprimiert werden, so dass sie von der kollabierenden Materie abgestoßen werden und ein Gleichgewicht erreichen.
Seit Jahrzehnten gehen Astronomen davon aus, dass der Neutronenstern im Gleichgewicht bleiben würde. Als sich die Quantentheorie entwickelte, schlugen Astrophysiker einen neuen Sterntyp vor, der auftreten könnte, wenn der degenerative Druck des Neutronenkerns aufhört. Es wird ein Quarkstern genannt. Wenn der Druck der Sternmasse zunimmt, zerfallen Neutronen in ihre Bestandteile, Auf- und Abquarks, die unter hohem Druck und hoher Energie in einem freien Zustand existieren könnten, anstatt Hadronen wie Protonen und Neutronen zu produzieren. Diese als "seltsame Materie" bezeichnete Quarksuppe wäre unglaublich dicht und dichter als ein normaler Neutronenstern.
Astrophysiker diskutieren immer noch, wie genau sich diese Sterne gebildet haben könnten. Nach einigen Theorien treten sie auf, wenn die Masse des kollabierenden Sterns zwischen der Masse liegt, die zur Bildung eines Schwarzen Lochs oder Neutronensterns erforderlich ist. Andere schlagen exotischere Mechanismen vor. Die führende Theorie besagt, dass sich Quarksterne bilden, wenn dichte Pakete bereits vorhandener seltsamer Materie, die in schwach wechselwirkende Teilchen (WIMPs) eingewickelt sind, mit einem Neutronenstern kollidieren, seinen Kern mit seltsamer Materie besäen und eine Transformation initiieren. In diesem Fall behält der Neutronenstern eine "Kruste" aus Neutronensternmaterial bei, die effektiv weiterhin wie ein Neutronenstern aussieht, aber gleichzeitig einen Kern aus seltsamem Material besitzt. Obwohl wir noch keine Quarksterne gefunden haben,Viele der beobachteten Neutronensterne könnten durchaus heimlich sein.
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Elektroschwache Sterne
Während ein Quarkstern die letzte Phase im Leben eines Sterns sein kann, bevor er stirbt und zu einem Schwarzen Loch wird, haben Physiker kürzlich einen anderen theoretischen Stern vorgeschlagen, der zwischen einem Quarkstern und einem Schwarzen Loch existieren könnte. Ein sogenannter elektroschwacher Stern könnte das Gleichgewicht durch eine komplexe Wechselwirkung zwischen schwacher Kernkraft und elektromagnetischer Kraft, die als elektroschwache Kraft bekannt ist, aufrechterhalten.
In einem elektroschwachen Stern würden der Druck und die Energie aus der Masse des Sterns auf den seltsamen Materiekern des Quarksterns drücken. Mit zunehmender Energie würden sich die elektromagnetischen und schwachen Kernkräfte vermischen, so dass es keinen Unterschied zwischen den beiden Kräften geben würde. Bei diesem Energieniveau lösen sich die Quarks im Kern wie Elektronen und Neutrinos in Leptonen auf. Der größte Teil der seltsamen Materie wird zu Neutrinos, und die freigesetzte Energie liefert genug Kraft, um zu verhindern, dass der Stern zusammenbricht.
Wissenschaftler sind daran interessiert, einen elektroschwachen Stern zu finden, da die Eigenschaften seines Kerns mit denen des jungen Universums eine Milliardstel Sekunde nach dem Urknall identisch wären. Zu diesem Zeitpunkt in der Geschichte unseres Universums gab es keinen Unterschied zwischen schwacher Kernkraft und elektromagnetischer Kraft. Es stellte sich als ziemlich schwierig heraus, Theorien über diese Zeit zu formulieren, so dass ein Fund in Form eines elektroschwachen Sterns die kosmologische Forschung erheblich unterstützen würde.
Ein elektroschwacher Stern muss auch eines der dichtesten Objekte im Universum sein. Der Kern eines elektroschwachen Sterns hätte die Größe eines Apfels, aber ungefähr zwei Erden in der Masse, was einen solchen Stern theoretisch dichter macht als jeden zuvor beobachteten Stern.
Objektdorn - Zhitkova
1977 veröffentlichten Kip Thorne und Anna Zhitkova einen Artikel über einen neuen Sterntyp namens Thorn-Zhitkova Object (OTZ). OTZ ist ein Hybridstern, der durch die Kollision eines roten Überriesen und eines kleinen, dichten Neutronensterns gebildet wird. Da der rote Überriese ein unglaublich großer Stern ist, wird es Hunderte von Jahren dauern, bis ein Neutronenstern zuerst die innere Atmosphäre durchbricht. Während es sich in den Stern gräbt, bewegt sich das Orbitalzentrum (Schwerpunkt) der beiden Sterne in Richtung des Zentrums des Überriesen. Schließlich verschmelzen die beiden Sterne zu einer großen Supernova und schließlich zu einem Schwarzen Loch.
Bei Beobachtung würde OTZ zunächst einem typischen roten Überriesen ähneln. Trotzdem hätte OTZ eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften für einen roten Überriesen. Die chemische Zusammensetzung unterscheidet sich nicht nur, sondern ein darin eingegrabener Neutronenstern sendet von innen Funkfackeln aus. Es ist ziemlich schwierig, OTL zu finden, da es sich nicht wesentlich vom gewöhnlichen roten Überriesen unterscheidet. Darüber hinaus wird OTZ eher nicht in unserer galaktischen Umgebung gebildet, sondern näher am Zentrum der Milchstraße, wo die Sterne dichter gepackt sind.
Dies hinderte die Astronomen jedoch nicht daran, nach einem Kannibalenstern zu suchen, und 2014 wurde angekündigt, dass die übergroße HV 2112 eine mögliche OTZ sein könnte. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass HV 2112 eine ungewöhnlich hohe Menge an metallischen Elementen für rote Überriesen enthält. Die chemische Zusammensetzung von HV 2112 entspricht den Vorschlägen von Thorne und Zhitkova in den 1970er Jahren. Daher betrachten Astronomen diesen Stern als einen starken Kandidaten für das erste beobachtete OTG. Weitere Forschung ist erforderlich, aber es wäre cool zu glauben, dass die Menschheit den ersten Kannibalenstern entdeckt hat.
Gefrorener Stern
Ein gewöhnlicher Stern verbrennt Wasserstoffbrennstoff, erzeugt Helium und unterstützt sich mit dem Druck von innen, der dabei entsteht. Aber eines Tages geht Wasserstoff aus und irgendwann muss der Stern schwerere Elemente verbrennen. Leider ist die Energie, die diesen schweren Elementen entweicht, nicht so hoch wie die von Wasserstoff, und der Stern beginnt sich abzukühlen. Wenn ein Stern zur Supernova wird, sät er das Universum mit metallischen Elementen, die dann an der Bildung neuer Sterne und Planeten beteiligt sind. Während das Universum reift, explodieren immer mehr Sterne. Astrophysiker haben gezeigt, dass mit der Alterung des Universums auch sein Gesamtmetallgehalt zunimmt.
In der Vergangenheit gab es praktisch kein Metall in Sternen, aber in Zukunft werden Sterne eine signifikant erhöhte Metallhäufigkeit aufweisen. Mit zunehmendem Alter des Universums bilden sich neue und ungewöhnliche Arten metallischer Sterne, einschließlich hypothetischer gefrorener Sterne. Diese Art von Stern wurde in den 1990er Jahren vorgeschlagen. Mit der Fülle an Metallen im Universum benötigen neu gebildete Sterne niedrigere Temperaturen, um Hauptreihensterne zu werden. Die kleinsten Sterne mit einer Masse von 0,04 Sternen (in der Größenordnung der Masse des Jupiter) können zu Hauptreihensternen werden, die die Kernfusion bei Temperaturen von 0 Grad Celsius aufrechterhalten. Sie werden gefroren und von gefrorenen Eiswolken umgeben sein. In ferner Zukunft werden diese gefrorenen Sterne die meisten gewöhnlichen Sterne im kalten und trostlosen Universum verdrängen.
Magnetosphärisch ewig kollabierendes Objekt
Jeder ist bereits daran gewöhnt, dass mit Schwarzen Löchern viele unverständliche Eigenschaften und Paradoxien verbunden sind. Um die Probleme der Schwarzlochmathematik irgendwie zu bewältigen, haben Theoretiker eine ganze Reihe sternförmiger Objekte angenommen. Im Jahr 2003 stellten Wissenschaftler fest, dass Schwarze Löcher keine Singularitäten sind, wie sie angenommen werden, sondern ein exotischer Sterntyp, der als "magnetosphärisch für immer kollabierendes Objekt" bezeichnet wird (MVCO, MECO). Das MVCO-Modell ist ein Versuch, ein theoretisches Problem zu lösen: Die Frage des kollabierenden Schwarzen Lochs scheint sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu bewegen.
MVCO bildet sich wie ein gewöhnliches Schwarzes Loch. Die Schwerkraft übertrifft die Materie und die Materie beginnt in sich zusammenzufallen. In MVCO erzeugt die Strahlung, die durch die Kollision von Partikeln entsteht, einen Innendruck, der dem Druck ähnelt, der beim Schmelzen im Kern eines Sterns erzeugt wird. Dadurch bleibt MVCO absolut stabil. Es bildet niemals einen Ereignishorizont und bricht niemals vollständig zusammen. Schwarze Löcher werden schließlich in sich zusammenfallen und verdunsten, aber der Zusammenbruch des MVCO wird unendlich lange dauern. Somit befindet es sich in einem Zustand des ständigen Zusammenbruchs.
Die MVCO-Theorien lösen viele Probleme mit Schwarzen Löchern, einschließlich des Informationsproblems. Da der MVCO niemals zusammenbricht, gibt es kein Problem der Informationszerstörung, wie im Fall eines Schwarzen Lochs. Egal wie wunderbar die MVKO-Theorien sind, die Physikergemeinschaft begrüßt sie mit großer Skepsis. Es wird angenommen, dass Quasare schwarze Löcher sind, die von einer leuchtenden Akkretionsscheibe umgeben sind. Astronomen hoffen, einen Quasar mit den genauen magnetischen Eigenschaften des MVCO zu finden. Bisher wurden keine gefunden, aber vielleicht werden neue Teleskope, die Schwarze Löcher untersuchen, Licht in diese Theorie bringen. In der Zwischenzeit bleibt MVKO eine interessante Lösung für die Probleme der Schwarzen Löcher, aber weit entfernt von einem führenden Kandidaten.
Bevölkerungssterne III
Wir haben bereits die gefrorenen Sterne besprochen, die gegen Ende des Universums erscheinen werden, wenn alles zu metallisch wird, als dass sich heiße Sterne bilden könnten. Aber was ist mit Sternen am anderen Ende des Spektrums? Diese Sterne, die aus den Urgasen des Urknalls gebildet werden, werden als Population III-Sterne bezeichnet. Das Sternpopulationsdiagramm wurde in den 1940er Jahren von Waltor Baade eingeführt und beschrieb den Metallgehalt eines Sterns. Je älter die Bevölkerung ist, desto höher ist der Metallgehalt. Lange Zeit gab es nur zwei Populationen von Sternen (mit dem logischen Namen Population I und Population II), aber moderne Astrophysiker begannen eine ernsthafte Suche nach Sternen, die unmittelbar nach dem Urknall hätten existieren sollen.
Es gab keine schweren Elemente in diesen Sternen. Sie bestanden vollständig aus Wasserstoff und Helium, durchsetzt mit Lithium. Population III-Sterne waren absurd hell und riesig, größer als viele moderne Sterne. Ihre Höfe synthetisierten nicht nur gemeinsame Elemente, sondern wurden auch durch Vernichtungsreaktionen der Dunklen Materie befeuert. Sie lebten auch sehr wenig, nur wenige Millionen Jahre. Letztendlich brannten alle Wasserstoff- und Heliumbrennstoffe dieser Sterne aus, sie verwendeten Schwermetallelemente zur Fusion und explodierten und zerstreuten schwere Elemente im gesamten Universum. Im jungen Universum hat nichts überlebt.
Aber wenn nichts überlebt hat, warum sollten wir darüber nachdenken? Astronomen sind sehr an Sternen der Population III interessiert, da sie es uns ermöglichen, besser zu verstehen, was im Urknall passiert ist und wie sich das junge Universum entwickelt hat. Und die Lichtgeschwindigkeit wird den Astronomen dabei helfen. Wenn Astronomen angesichts der konstanten Größe der Lichtgeschwindigkeit einen unglaublich entfernten Stern finden, werden sie im Wesentlichen in die Zeit zurückblicken. Eine Gruppe von Astronomen des Instituts für Astrophysik und Weltraumwissenschaften versucht, die Galaxien zu sehen, die am weitesten von der Erde entfernt sind und die wir zu sehen versucht haben. Das Licht dieser Galaxien sollte mehrere Millionen nach dem Urknall erschienen sein und könnte Licht von den Sternen der Bevölkerung III enthalten. Wenn Sie diese Sterne studieren, können Astronomen in die Vergangenheit zurückblicken. Das Studium der Sterne der Bevölkerung III zeigt uns außerdem, woher wir kamen. Diese Sterne gehörten zu den ersten, die das Universum mit Elementen besiedelten, die Leben geben und für die menschliche Existenz notwendig sind.
Quasi Stern
Nicht zu verwechseln mit einem Quasar (ein Objekt, das wie ein Stern aussieht, es aber nicht ist), ein Quasi-Stern ist eine theoretische Art von Stern, die nur in einem jungen Universum existieren kann. Wie die OTZ, über die wir oben gesprochen haben, sollte der Quasi-Stern ein Kannibalenstern sein, aber anstatt einen anderen Stern in der Mitte zu verstecken, verbirgt er ein Schwarzes Loch. Die Quasi-Sterne sollten sich aus massiven Population III-Sternen gebildet haben. Wenn gewöhnliche Sterne zusammenbrechen, gehen sie in die Supernova und hinterlassen ein schwarzes Loch. In Quasi-Sternen hätte die dichte äußere Schicht aus Kernmaterial die gesamte Energie absorbiert, die aus dem kollabierenden Kern entweicht, wäre an Ort und Stelle geblieben und würde keine Supernova werden. Die äußere Hülle des Sterns würde intakt bleiben, während die innere Hülle ein schwarzes Loch bilden würde.
Wie ein moderner Fusionsstern würde ein Quasi-Stern ein Gleichgewicht erreichen, obwohl er nicht nur durch Fusionsenergie unterstützt würde. Die vom Kern, einem Schwarzen Loch, abgestrahlte Energie würde Druck erzeugen, um dem Gravitationskollaps zu widerstehen. Der Quasi-Stern würde sich von Materie ernähren, die in das innere Schwarze Loch fällt, und Energie freisetzen. Aufgrund dieser starken emittierten Energie wäre der Quasi-Stern unglaublich hell und 7000-mal massereicher als die Sonne.
Schließlich hätte der Quasi-Stern jedoch nach etwa einer Million Jahren seine äußere Hülle verloren und nur ein massives Schwarzes Loch hinterlassen. Astrophysiker haben vorgeschlagen, dass alte Quasi-Sterne die Quelle supermassiver Schwarzer Löcher in den Zentren der meisten Galaxien waren, einschließlich unserer. Die Milchstraße hat möglicherweise mit einem dieser exotischen und ungewöhnlichen alten Sterne begonnen.
Preon Stern
Philosophen streiten sich seit Jahrhunderten über die kleinstmögliche Aufteilung der Materie. Durch die Beobachtung von Protonen, Neutronen und Elektronen glaubten die Wissenschaftler, die Grundstruktur des Universums gefunden zu haben. Mit fortschreitender Wissenschaft wurden jedoch immer weniger Teilchen gefunden, und unser Konzept des Universums musste überarbeitet werden. Hypothetisch könnte die Teilung für immer weitergehen, aber einige Theoretiker betrachten Preons als die kleinsten Teilchen der Natur. Preon ist ein Punktteilchen ohne räumliche Ausdehnung. Physiker beschreiben Elektronen oft als Punktteilchen, aber dies ist das traditionelle Modell. Elektronen haben tatsächlich eine Expansion. Theoretisch hat Preon keinen. Sie können die grundlegendsten subatomaren Teilchen sein.
Während die Preon-Forschung derzeit nicht in Mode ist, hindert dies die Wissenschaftler nicht daran, darüber zu diskutieren, wie Preon-Sterne aussehen könnten. Die Preonsterne wären extrem klein, die Größe zwischen einer Erbse und einem Fußball. Die in diesem winzigen Volumen gepackte Masse würde der Masse des Mondes entsprechen. Preonsterne wären nach astronomischen Maßstäben leicht, aber viel dichter als Neutronensterne, die dichtesten beobachteten Objekte.
Diese winzigen Sterne wären dank Gravitationslinsen und Gammastrahlen sehr schwer zu sehen. Aufgrund ihrer Unauffälligkeit betrachten einige Theoretiker die vorgeschlagenen Preonsterne als Kandidaten für dunkle Materie. Und doch beschäftigen sich Wissenschaftler an Teilchenbeschleunigern hauptsächlich mit dem Higgs-Boson, anstatt nach Preons zu suchen, sodass ihre Existenz sehr bald bestätigt wird oder nicht.
Planck-Stern
Eine der größten Fragen zu Schwarzen Löchern ist: Wie sind sie von innen? Zu diesem Thema wurden unzählige Bücher, Filme und Artikel veröffentlicht, die von fantastischen Spekulationen bis zur härtesten und genauesten Wissenschaft reichen. Und es gibt noch keinen Konsens. Oft wird das Zentrum eines Schwarzen Lochs als Singularität mit unendlicher Dichte und ohne räumliche Dimensionen beschrieben, aber was bedeutet das wirklich? Moderne Theoretiker versuchen, diese vage Beschreibung zu umgehen und herauszufinden, was tatsächlich in einem Schwarzen Loch passiert. Eine der interessantesten Theorien ist die Annahme, dass sich in der Mitte des Schwarzen Lochs ein Stern befindet, der als Planck-Stern bezeichnet wird.
Der vorgeschlagene Planck-Stern wurde ursprünglich konzipiert, um das Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs aufzulösen. Wenn wir ein Schwarzes Loch als Singularitätspunkt betrachten, hat dies einen unangenehmen Nebeneffekt: Informationen werden zerstört, dringen in das Schwarze Loch ein und verstoßen gegen die Naturschutzgesetze. Befindet sich jedoch ein Stern in der Mitte des Schwarzen Lochs, löst dies das Problem und hilft auch bei Fragen zum Ereignishorizont des Schwarzen Lochs.
Wie Sie vermutet haben müssen, ist Plancks Stern eine seltsame Sache, die jedoch durch die konventionelle Kernfusion unterstützt wird. Sein Name kommt von der Tatsache, dass ein solcher Stern eine Energiedichte haben wird, die der von Planck nahe kommt. Die Energiedichte ist ein Maß für die in einem Raumbereich enthaltene Energie, und die Planck-Dichte ist eine riesige Zahl: 5,15 x 10 ^ 96 Kilogramm pro Kubikmeter. Das ist viel Energie. Theoretisch könnte so viel Energie direkt nach dem Urknall im Universum sein. Leider werden wir niemals einen Planck-Stern sehen, wenn er sich in einem Schwarzen Loch befindet, aber diese Annahme ermöglicht es uns, eine Reihe von astronomischen Paradoxien zu lösen.
Flauschiger Ball
Physiker lieben es, lustige Namen für komplexe Ideen zu finden. Fluffy Ball ist der süßeste Name, den Sie sich für eine tödliche Region des Weltraums vorstellen können, die Sie sofort töten könnte. Die Fluffy-Ball-Theorie beruht auf dem Versuch, ein Schwarzes Loch mithilfe von Ideen der Stringtheorie zu beschreiben. Im Wesentlichen ist der flauschige Ball kein wirklicher Stern in dem Sinne, dass er kein Miasma aus feurigem Plasma ist, das durch Fusion angetrieben wird. Es ist vielmehr eine Region verwickelter Energieketten, die von ihrer eigenen inneren Energie unterstützt werden.
Wie oben erwähnt, bestand das Hauptproblem bei Schwarzen Löchern darin, herauszufinden, was sich in ihnen befand. Dieses tiefe Problem ist sowohl ein experimentelles als auch ein theoretisches Rätsel. Theorien über Standard-Schwarze Löcher führen zu einer Reihe von Widersprüchen. Stephen Hawking hat gezeigt, dass schwarze Löcher verdunsten, was bedeutet, dass alle darin enthaltenen Informationen für immer verloren gehen. Schwarzlochmodelle zeigen, dass ihre Oberfläche eine energiereiche "Firewall" ist, die ankommende Partikel verdampft. Am wichtigsten ist, dass Theorien der Quantenmechanik nicht funktionieren, wenn sie auf die Singularität eines Schwarzen Lochs angewendet werden.
Ein flauschiger Ball löst diese Probleme. Um zu verstehen, was für ein flauschiger Ball ist, stellen Sie sich vor, wir leben in einer zweidimensionalen Welt wie auf einem Stück Papier. Wenn jemand einen Zylinder auf Papier legt, wird er als zweidimensionaler Kreis wahrgenommen, selbst wenn dieses Objekt tatsächlich in drei Dimensionen existiert. Wir können uns vorstellen, dass arrogante Strukturen in unserem Universum existieren; In der Stringtheorie werden sie Branes genannt. Wenn mehrdimensionale Brane existieren würden, würden wir sie nur mit unseren 4D-Sinnen und unserer Mathematik wahrnehmen. Stringtheoretiker haben vorgeschlagen, dass das, was wir als Schwarzes Loch bezeichnen, tatsächlich unsere niedrigdimensionale Wahrnehmung einer mehrdimensionalen Stringstruktur ist, die unsere vierdimensionale Raumzeit kreuzt. Dann wird das Schwarze Loch keine Singularität sein; es wird nur der Schnittpunkt unserer Raumzeit mit mehrdimensionalen Strings sein. Diese Kreuzung ist der flauschige Ball.
All dies scheint esoterisch und wirft viele Fragen auf. Wenn schwarze Löcher jedoch tatsächlich flauschige Verwicklungen sind, lösen sie viele Paradoxien. Sie haben auch etwas andere Eigenschaften als Schwarze Löcher. Anstelle einer eindimensionalen Singularität hat ein flauschiger Ball ein bestimmtes Volumen. Trotz eines bestimmten Volumens hat es keinen genauen Ereignishorizont, seine Grenzen sind "flauschig". Es ermöglicht Physikern auch, ein Schwarzes Loch nach den Prinzipien der Quantenmechanik zu beschreiben. Wie auch immer, ein flauschiger Ball ist ein lustiger Name, der unsere strenge wissenschaftliche Sprache verwässert.
Basierend auf Materialien von listverse.com
Ilya Khel