Unabhängig von der Menge an Beweisen für die Existenz von Schwarzen Löchern bleiben sie innerhalb der Grenzen der theoretischen Physik. Aufgrund ihrer Eigenschaften - Struktur, Mangel an emittiertem Licht, Standort und Funktionsweise - bleiben schwarze Löcher im Schatten. Aber nicht alle Wissenschaftler, einschließlich Stephen Hawking, glauben, dass traditionelle Schwarze Löcher notwendigerweise im Rahmen der modernen Physik bleiben müssen (sie können jedoch ideale mathematische Lösungen haben) - einige gehen noch weiter und behaupten, wir sollten sie durch eine der ersetzen viele Alternativen.
Einige Alternativen sind Gravastare, Hybridwurmlöcher und Quarksterne. Im vergangenen Jahr stellten zwei Astrophysiker - Carlo Rovelli (Universität Toulon, Frankreich) und Francesca Vidotto (Universität Redbound in den Niederlanden) - ein weiteres vor: ein theoretisches Objekt namens Planck-Stern (Planck-Stern). Es ersetzt nicht das standardisierte Schwarzlochmodell als solches, sondern stellt es sich neu vor.
Ein Schwarzes Loch besteht normalerweise aus zwei Hauptkomponenten: dem Ereignishorizont und der Singularität selbst. Der Ereignishorizont ist recht einfach: Es ist ein Punkt, der das Schwarze Loch nicht verlassen kann. Die Singularität (das Herz eines Schwarzen Lochs) ist dagegen viel schwieriger zu verstehen.
Die Krümmung der Raumzeit an diesem unendlich dichten Punkt wird unendlich. Infolgedessen können wir nicht logisch verstehen, was innerhalb der Singularität geschieht. Schlimmer noch: Was wir erreichen, verstößt gegen mehrere universelle Regeln oder Gesetze gleichzeitig.
Das größte Problem hat mit der Art und Weise zu tun, wie das Schwarze Loch Informationen verarbeitet - Informationen, die die Quanteneigenschaften von allem beschreiben, was das Schwarze Loch verschluckt hat. Physiker sagen, dass Informationen nicht zerstört werden können - sollten -, aber das scheint zu passieren, wenn sie von der unvermeidlichen Singularität angesaugt werden. Dieses Rätsel, das als Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs bezeichnet wird, ist äußerst wichtig, aber wir werden später darauf zurückkommen.
Was ist ein Planck-Stern?
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Der Planck-Stern stützt sich auf die sogenannte "Big Bounce" -Hypothese. Nach dieser Theorie hat sich das Universum an einen endlosen Kreislauf von Tod und Wiedergeburt angepasst. Mit anderen Worten, der Urknall war nicht unbedingt der Anfang von allem - nur diese Version des Universums. Vor uns gab es ein anderes Universum: Nach übermäßiger Expansion schrumpfte es, brach zusammen und begann von neuem (so etwas wie Reinkarnation, nur im kosmischen Maßstab).
Es wird angenommen, dass dieser Erholung eine Kontraktion vorausgeht, das Gegenteil des Urknalls, wenn die Expansion des Universums an einem bestimmten Punkt stoppt - insbesondere wenn die durchschnittliche Dichte der Raumzeit kritisch wird. Nach Beginn des Zusammenbruchs sollte die gesamte vorhandene Materie in einen überdichten Zustand zusammenfallen (möglicherweise ähnlich einer Singularität des Schwarzen Lochs).
Der Rückprall beginnt, sobald die Materie auf die Planck-Skala komprimiert ist. Zumindest sagt das die Theorie. Wissenschaftler glauben, dass wir theoretisch das Verhalten von Schwarzen Löchern überdenken können, wenn wir die Konsequenzen einer möglichen großen Kompression überdenken.
Was wäre, wenn anstelle eines Supernova-Kerns, der zu einem unendlich dichten Punkt zusammenbricht (Singularität) - gemäß unserer Annahme, dass auf diese Weise schwarze Löcher mit Sternmasse gebildet werden - dieser Kollaps durch "Quantendruck" aufgehoben wird, der so aussieht, als würde er verhindern, dass ein Elektron auf den Kern fällt Atom ".
Diese Idee an sich ist nicht so absurd. Schließlich kann ein spezieller Druck - die Neutronendegenerierung - den Zusammenbruch eines Sterns bei einer bestimmten Massenschwelle stoppen (Neutronensterne oder Pulsare zurücklassen), während die Elektronendegenerierung für Sterne, die das Gewicht unserer Sonne wiegen, dieselbe Aufgabe erfüllt.
Darüber hinaus würde der Quanteneffekt, der verhindert, dass Materie zu einer unendlichen Dichte zusammenbricht, nach Ansicht der Wissenschaftler in großem Maßstab bedeuten, dass der Rückprall „nicht auftritt, wenn das Universum wie zuvor erwartet die Planck-Größe erreicht; es tritt auf, wenn die Energiedichte der Materie die Planck-Dichte erreicht. Das Universum "springt", wenn die Energiedichte der Materie die Planck-Skala erreicht, die kleinstmögliche Größe in der Physik."
"Mit anderen Worten, die Quantengravitation kann relevant werden, wenn das Volumen des Universums 75 Größenordnungen größer ist als das Planck-Volumen", schreiben die Autoren des im arXiv-Block veröffentlichten Papiers.
Auf der Suche nach Plancks Stern
Wenn eines dieser "Objekte" existiert, ist es natürlich unvorstellbar klein (selbst im Vergleich zu einem Atom) und hat einen Durchmesser von 10 ^ -10 Zentimetern. Und doch wird es 30 Größenordnungen größer sein als die Planck-Länge (1,61619926 x 10 ^ -35 Meter).
Wie der Planck-Stern für den Betrachter aussehen wird, und das ist wirklich interessant, wird der Faktor der Zeitdilatation besonders deutlich. Die Zeit, in der sie sich bewegt, ist nicht für jeden gleich. Es fließt unterschiedlich auf der Erdoberfläche und in der Erdumlaufbahn, obwohl der Effekt vernachlässigbar ist. Die Geschwindigkeit, mit der Zecken ticken, sollte um massive Sterne und Planeten sowie um Schwarze Löcher dramatisch variieren.
Bevor das Licht den Ereignishorizont überschreitet, beginnt es, die Zeitdilatation zu spüren. Wir können uns nicht sicher sein - wir wissen nicht einmal, was in Schwarzen Löchern vor sich geht -, aber einige der besten Köpfe der Welt schlagen vor, dass die Zeit dort fast vollständig stehen bleibt. Aber von außen kann man es nicht sehen.
Wenn dies schwer zu verstehen ist und Sie den Film Interstellar gesehen haben, erinnern Sie sich an die Episode mit der Wasserwelt. (Spoiler Alarm). Aufgrund seiner Nähe zu Gargantua - dem Schwarzen Loch, dem Wurmloch, durch das das Team ging - entsprach eine Stunde für Menschen auf der Erdoberfläche zehn Jahren anderswo. Aus diesem Grund und trotz der Tatsache, dass der erste Mann zehn Jahre zuvor auf diesem Planeten gelandet ist, ist es möglich, dass die Astronautin nur ein paar Stunden dort blieb, bis die zweite Gruppe eintraf. Ihr Leuchtfeuer war aktiv, aber es wurden keine Übertragungen empfangen.
Trotzdem: Jeder Planck-Stern kann nur einen Moment vor dem "Rückprall" leben: eine ungefähre "Zeitspanne, die das Licht benötigt, um ihn zu überwinden". Aber für einen externen Beobachter wird es Millionen oder sogar Milliarden von Jahren leben … und neben dem Schwarzen Loch selbst weiter existieren.
Weniger Problem
An diesem Punkt beginnen Sie genau zu verstehen, was Physiker in diesem rein theoretischen Modell sehen. Letztendlich kehrt es zum Paradoxon des Schwarzen Lochs und der Information zurück. Laut Wissenschaftlern ist dieses Paradoxon kein Problem mehr, wenn wir die Singularität durch einen Planck-Stern ersetzen.
Sie argumentieren, dass nach einer Zeit X Schwarze Löcher, die im Laufe ihres Lebens aufgrund der allmählichen Emission von Hawking-Strahlung langsam an Masse verlieren, schließlich mit der Ausdehnung von Planck-Sternen in ihren Kernen kollidieren werden: Irgendwann werden alle darin gespeicherten Informationen freigesetzt …
Was sonst? Wissenschaftler sagen, dass Planck-Sterne "ein nachweisbares Signal quantengravitativen Ursprungs mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 10 bis 14 cm erzeugen können". Mit anderen Worten, es kann eine Möglichkeit geben, eine zu finden oder zumindest den Suchbereich durch Betrachten bestimmter Gammastrahlensignaturen einzuschränken. Vielleicht haben wir bereits eine solche Unterschrift gefunden, wir wissen es einfach nicht.
Ilya Khel
