En stjerne som en Matryoshka-dukke:Ny teori for gravastjerner

Det indre af sorte huller er fortsat en gåde for videnskaben. I 1916 skitserede den tyske fysiker Karl Schwarzschild en løsning på Albert Einsteins almene relativitetsligninger, hvor midten af ​​et sort hul består af en såkaldt singularitet, et punkt hvor rum og tid ikke længere eksisterer. Her, lyder teorien, gælder alle fysiske love, inklusive Einsteins generelle relativitetsteori, ikke længere; kausalitetsprincippet er suspenderet.

Dette udgør en stor gene for videnskaben - det betyder trods alt, at ingen information kan undslippe fra et sort hul ud over den såkaldte begivenhedshorisont. Dette kunne være en grund til, at Schwarzschilds løsning ikke tiltrak sig meget opmærksomhed uden for det teoretiske område - det vil sige, indtil den første kandidat til et sort hul blev opdaget i 1971, efterfulgt af opdagelsen af ​​det sorte hul i centrum af vores Mælkevej i 2000'erne, og endelig det første billede af et sort hul, taget af Event Horizon Telescope Collaboration i 2019.

I 2001 foreslog Pawel Mazur og Emil Mottola en anden løsning til Einsteins feltligninger, der førte til objekter, som de kaldte gravitationskondensatstjerner eller gravastjerner. I modsætning til sorte huller har gravastjerner adskillige fordele ud fra et teoretisk astrofysisk perspektiv.

På den ene side er de næsten lige så kompakte som sorte huller og udviser også en tyngdekraft på deres overflade, der i det væsentlige er lige så stærk som et sort huls, og derfor ligner et sort hul til alle praktiske formål. På den anden side har gravastjerner ikke en begivenhedshorisont, det vil sige en grænse, hvorfra ingen information kan sendes ud, og deres kerne indeholder ikke en singularitet.

I stedet består midten af ​​en gravastar af en eksotisk (mørk) energi, der udøver et undertryk på den enorme tyngdekraft, der komprimerer stjernen. Overfladen af ​​en gravastar er repræsenteret af en oblattynd hud af almindeligt stof, hvis tykkelse nærmer sig nul.

Teoretiske fysikere Daniel Jampolski og prof. Luciano Rezzolla fra Goethe Universitet Frankfurt har nu præsenteret en løsning på feltligningerne for generel relativitet, der beskriver eksistensen af ​​en gravastar inde i en anden gravastar. De har givet dette hypotetiske himmelobjekt navnet "nestar" (fra engelsk "nested"). Undersøgelsen er publiceret i Classical and Quantum Gravity .

Daniel Jampolski, der opdagede løsningen som en del af sin bachelorafhandling under supervision af Luciano Rezzolla, siger:"Nestaren er som en matryoshka-dukke. Vores løsning på feltligningerne giver mulighed for en hel række indlejrede gravastjerner." Mens Mazur og Mottola hævder, at gravastaren har en næsten uendelig tynd hud bestående af normalt stof, er nestarens stofsammensatte skal noget tykkere:"Det er lidt lettere at forestille sig, at sådan noget kunne eksistere."

Luciano Rezzolla, professor i teoretisk astrofysik ved Goethe Universitet, forklarer:"Det er fantastisk, at selv 100 år efter Schwarzschild præsenterede sin første løsning på Einsteins feltligninger fra den generelle relativitetsteori, er det stadig muligt at finde nye løsninger. Det er lidt ligesom at finde en guldmønt langs en sti, der er blevet udforsket af mange andre før, vi har desværre stadig ingen idé om, hvordan en sådan gravastar kunne skabes. bedre forstå sorte huller."

Flere oplysninger: Daniel Jampolski et al., Nested solutions of gravitational condensate stars, Classical and Quantum Gravity (2024). DOI:10.1088/1361-6382/ad2317

Leveret af Goethe University Frankfurt am Main