•  

    pokaż komentarz

    W styczniu 1916 r. Karl Schwarzschild, niemiecki fizyk, przedstawił pierwsze dokładne rozwiązanie równań ogólnej względności Alberta Einsteina.
    Ogólna teoria względności przedstawiała grawitację nie jak to było dawniej rozumiane, ale raczej jako efekt zakrzywionej przestrzeni i czasu. Rozwiązanie Schwarzschilda ujawniło krzywiznę czasoprzestrzeni wokół stacjonarnej kuli materii.

    Co ciekawe, Schwarzschild zauważył, że gdyby materia była ograniczona w obrębie wystarczająco małego promienia, to w jego centrum znajdowałby się punkt nieskończonej krzywizny i gęstości - tak zwana "osobliwość".

    Ani Einstein, po poznaniu wyników obliczeń, ani sam Schwarzschild nie wierzyli, że takie obiekty naprawdę istnieją.
    Ale począwszy od lat 70-tych, dowody na to, że takie "byty" istnieją były coraz bardziej przekonujące.
    Ich natura jest od tamtego czasu tajemnicą.

    Ostatnio zespół badaczy związanych z inicjatywą Black Hole Initiative (BHI) Uniwersytetu Harvarda poczynił znaczne postępy w tej zagadce. Paul Chesler, Ramesh Narayan i Erik Curiel badali wnętrza teoretycznych czarnych dziur, które przypominają te badane przez astronomów, starając się ustalić, jaki rodzaj osobliwości znajduje się wewnątrz.

    Osobliwość nie jest miejscem, w którym ilości stają się naprawdę nieskończone, ale "miejscem, w którym ogólna względność ulega załamaniu", wyjaśnił Chesler.
    W takim punkcie, ogólna względność jest uważana za ustępującą bardziej dokładnemu, jeszcze nieznanemu, kwantowemu opisowi grawitacji.
    Istnieją jednak trzy różne sposoby, na które teoria Einsteina może się pogmatwać, prowadząc do trzech różnych rodzajów możliwych osobliwości. "Wiedza o tym, kiedy i gdzie rozpada się ogólna względność, jest przydatna w poznawaniu, jaka teoria [kwantowej grawitacji] leży poza nią", powiedział Chesler.

    Grupa BHI zbudowana na dużym postępie osiągniętym w 1963 roku, kiedy to matematyk Roy Kerr rozwiązał równania Einsteina dotyczące wirującej czarnej dziury - sytuacja bardziej realistyczna niż ta, którą przyjął Schwarzschild, ponieważ praktycznie wszystko we wszechświecie się obraca. Problem ten był trudniejszy niż w przypadku Schwarzschilda, ponieważ obiekty obracające się mają wybrzuszenia w centrum, a zatem brak jest symetrii sferycznej. Rozwiązanie Kerra jednoznacznie opisało region poza wirującą czarną dziurą, ale nie jego wnętrze.

    Czarna dziura Kerra była wciąż nieco nierealna, ponieważ zajmowała przestrzeń pozbawioną materii. To, z czego zdali sobie sprawę badacze BHI, spowodowało, że rozwiązanie stało się niestabilne; dodanie nawet jednej cząstki mogło drastycznie zmienić geometrię czasoprzestrzeni czarnej dziury. Próbując uczynić swój model bardziej realistycznym i stabilnym, dodali materię specjalnego rodzaju, zwaną "polem skalarnym", w i wokół teoretycznej czarnej dziury.
    O ile oryginalne rozwiązanie Kerra dotyczyło "wiecznej" czarnej dziury, która zawsze tam była, to czarne dziury w ich analizie powstały z grawitacyjnego załamania, jak te, które obfitują w kosmos.

    Po pierwsze, Chesler, Narayan i Curiel testowali swoją metodologię na naładowanej, nie obracającej się, sferycznej czarnej dziurze powstałej z grawitacyjnego załamania materii w elementarnym polu skalarnym. Szczegółowo opisali swoje ustalenia w artykule opublikowanym na stronie naukowej arxiv.org w lutym. Następnie Chesler zajął się bardziej skomplikowanymi równaniami odnoszącymi się do podobnie uformowanej, obracającej się czarnej dziury, zgłaszając swoje solowe wyniki trzy miesiące później.

    Ich analizy wykazały, że oba rodzaje czarnych dziur zawierają dwa odrębne rodzaje osobliwości. Czarna dziura jest otoczona sferą zwaną horyzontem zdarzeń: Gdy materia lub światło przekroczy tę niewidzialną granicę i wejdzie do czarnej dziury, nie może uciec. Wewnątrz horyzontu zdarzeń, naładowane, stacjonarne i obracające się czarne dziury mają drugą sferyczną powierzchnię bez powrotu, zwaną horyzontem wewnętrznym. Chesler i jego koledzy stwierdzili, że dla czarnych dziur, które studiowali, "zerowa" osobliwość nieuchronnie tworzy się na horyzoncie wewnętrznym, co jest zgodne z wcześniejszymi wynikami. Materia i promieniowanie mogą przejść przez ten rodzaj osobliwości przez większość życia czarnej dziury, Chesler wyjaśnił, ale w miarę upływu czasu krzywizna czasoprzestrzenna rośnie wykładniczo.

    źródło: upload.wikimedia.org

    •  

      pokaż komentarz

      Fizycy najbardziej chcieli się dowiedzieć, czy ich quasi-realistyczne czarne dziury mają swoją centralną osobliwość - fakt, który został ustalony tylko dla prostych czarnych dziur Schwarzschilda. A jeśli istnieje osobliwość centralna, to chcieli ustalić, czy jest ona "kosmiczna" czy "czasowa". Terminy te wynikają z faktu, że gdy cząstka zbliży się do kosmicznej osobliwości, nie jest możliwe rozwinięcie równań ogólnej względności w czasie; ewolucja jest dozwolona tylko w kierunku przestrzeni. I odwrotnie, cząstka zbliżająca się do swoistej czasowo wyjątkowości nie będzie nieubłaganie wciągana do środka; nadal ma możliwą przyszłość i dlatego może posuwać się do przodu w czasie, chociaż jej pozycja w przestrzeni jest stała. Obserwatorzy z zewnątrz nie widzą kosmicznych osobliwości, ponieważ fale świetlne zawsze się do nich poruszają i nigdy nie wychodzą. Fale świetlne mogą wychodzić z czasowo podobnych osobliwości, jednak czyniąc je widocznymi dla osób z zewnątrz.

      Grupa stwierdziła, że dla obu typów czarnych dziur, które badali, istnieje rzeczywiście osobliwość centralna i zawsze jest ona kosmiczna. Tak zakładało to wielu, jeśli nie większość astrofizyków, którzy mieli opinię, zauważył Chesler, "ale nie była ona znana na pewno".

      Gaurav Khanna, fizyk z University of Massachusetts, Dartmouth, który również bada osobliwości czarnej dziury, nazwał badania zespołu BHI „wielkim postępem - kwantowy skok w stosunku do wcześniejszych wysiłków w tej dziedzinie”.

      Podczas gdy Chesler i jego współpracownicy ugruntowali sprawę, że astrofizyczne czarne dziury mają kosmiczne osobliwości w swoich rdzeniach, jeszcze tego nie udowodnili. Następnym krokiem jest dokonanie bardziej realistycznych obliczeń, które wykraczają poza elementarne pola skalarne i zawierają bardziej niepożądane formy materii i promieniowania.

      Chesler podkreślił, że osobliwości, które pojawiają się w obliczeniach czarnej dziury powinny zniknąć, gdy fizycy stworzą kwantową teorię grawitacji, która jest w stanie poradzić sobie z ekstremalnymi warunkami występującymi w tych punktach.
      Według Cheslera, akt spychania teorii Einsteina do granic możliwości i zobaczenia, jak dokładnie zawodzi "może poprowadzić Cię w konstruowaniu następnej teorii".

      pokaż spoiler Przepraszam za ewentualne błędy w tłumaczeniu.

    •  

      pokaż komentarz

      zawierają bardziej niepożądane formy materii i promieniowania

      @ntdc: Te tłumaczenia są straszne.

    •  

      pokaż komentarz

      @ntdc: bez sensu, napracowałeś się i jeszcze przepraszasz?

      pokaż spoiler Chyba że to translator ( ͡° ͜ʖ ͡°)

    •  

      pokaż komentarz

      czy jest ona "kosmiczna" czy "czasowa"

      @ntdc: Przestrzenna i czasowa.

    •  

      pokaż komentarz

      @ntdc: Teorie o istnieniu czarnych dziur (tyle ze wtedy je inaczej nazywano) powstały na długo przed Einsteinem i Schwarzschildem w XIX wieku, w momencie gdy obliczono że prędkość światła jest stała. Bo to wynikało z równań Newtonowskich obliczających prędkość ucieczki obiektu związanego polem grawitacyjnym. tzn. v=sqrt( 2 GM/r) podstawiasz v=c i masz promień r, obiektu który ma prędkość ucieczki z jego powierzchni równą prędkości światła..

    •  

      pokaż komentarz

      @senseiek: panocku, ale czy wtedy zakładano że prędkość światła jest prędkością graniczną w naszym wszechświecie? Bo jeśli nie to zawsze można było sobie wstawić jeszcze większą prędkość i czarne dziury nie powstawały.

    •  

      pokaż komentarz

      @ntdc

      70-tych

      (-‸ლ)(-‸ლ)(-‸ლ)

  •  

    pokaż komentarz

    Dokładnie, to nic niewiedzą

  •  

    pokaż komentarz

    Tyle w temacie. Podziwiam tych co to obliczają i siedzą w tym temacie.

    GIF

    źródło: external-content.duckduckgo.com (415KB)

  •  

    pokaż komentarz

    Dobre miejsce na tę nieskończoną osobliwość:

    źródło: wykop.pl

  •  

    pokaż komentarz

    Uhm. Czyli, że na ziemi i w ogóle w kosmosie występuje zjawisko grawitacji ponieważ gdzieś zawsze jest jakaś czarna dziura która ugina wszystko i czas i przestrzeń i dzięki temu istnieje grawitacja. Dobrze to zrozumiałem?