بر اساس محاسبات جدید که مکانیک کوانتومی را با نظریه نسبیت عام اینشتین ترکیب می‌کند، گراواستارها، جایگزین‌های فرضی برای سیاه‌چاله‌ها، می‌توانند مانند عروسک ماتریوشکای روسی در داخل یکدیگر قرار بگیرند. اگر چنین اجرام عجیب و غریبی وجود داشته باشند، می توانند حضور خود را در سیگنال های امواج گرانشی آشکار کنند.

سیاهچاله ها از فروپاشی گرانشی یک ستاره بزرگ، یا احتمالاً یک ابر گازی، به منطقه کوچکی که گرانش آنقدر قوی است که حتی نور هم نمی تواند فرار کند، تشکیل می شود.

در سال 2001 فیزیکدانان مستقر در ایالات متحده پاول مازور و امیل موتولا نشان داد که در تئوری، شی دیگری می تواند تشکیل شود از چنین فروپاشی آنها این کار را با ترکیب معادلات میدان اینشتین - که چگونگی تأثیر ماده و انرژی بر هندسه فضا-زمان را توصیف می‌کنند - با مکانیک کوانتومی انجام دادند. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که نوسانات کوانتومی حداقل در اصل می تواند از تشکیل یک تکینگی سیاهچاله در مراحل نهایی فروپاشی گرانشی جلوگیری کند. در عوض، یک نوع جدید و عجیب از جسم به نام گراواستار تشکیل می شود.

بدون افق رویداد

گراواستار انقباض ستاره میعان خلاء گرانشی است. گراواستار از برخی جهات مانند سیاهچاله است. هر دو میدان گرانشی بسیار قوی دارند و هر دو می توانند تشعشعات هاوکینگ ساطع کنند. با این حال، یک گراواستار در قلب خود تکینگی ندارد، و همچنین افق رویدادی ندارد که نور، ماده و اطلاعات از آن عبور کنند اما هرگز باز نگردند.

در عوض، گراواستار حباب فضای د سیتر است که توصیفی ریاضی از فضای پر از انرژی منفی است. به این ترتیب، مدل ساده ای ارائه می کند که با جهان در حال انبساط که توسط انرژی تاریک هدایت می شود، سازگار است. در مدل مرسوم گراواستار، این حباب فضای دی سیتر در ابتدا توسط نوسانات کوانتومی ایجاد می شود و توسط یک پوسته بی نهایت نازک از ماده محدود می شود.

می‌گوید: «فضا-زمان دو سیتر می‌خواهد منبسط شود، اما در یک گراواستار توسط پوسته‌ای از ماده احاطه شده است که در عوض می‌خواهد فرو بریزد». لوسیانو رزولا، که کرسی اخترفیزیک نظری در دانشگاه گوته فرانکفورت است. "تعادل دو رفتار متضاد منجر به یک گراواستار پایدار می شود."

گراواستارهای تو در تو

اکنون، دانشجوی فارغ‌التحصیل رزولا، دانیل جامپلسکی، راه‌حل جدیدی برای معادلات میدانی پیدا کرده است که توضیح می‌دهد چگونه دو یا چند ستاره گراواستار می‌توانند مانند یک عروسک کیهانی ماتریوشکا در داخل یکدیگر قرار بگیرند.

جامپلسکی و رزولا چنین پدیده ای را نستار می نامند که مخفف ستاره تودرتو است. ساختار داخلی یک نستار دارای حباب فضای دسیتر است که توسط پوسته ای از ماده احاطه شده است، که سپس با حجم دیگری از فضای دسیتر احاطه می شود که توسط پوسته ماده دیگری احاطه شده است و غیره. علاوه بر این، به جای نازک بودن بی نهایت، پوسته های ماده می توانند ضخامت قابل توجهی داشته باشند و در برخی موارد عملاً کل شعاع نستار را تشکیل می دهند.

برخی از پیکربندی‌های نستار وجود دارند که توسط یک فضای داخلی بینهایت کوچک دسیتر ارائه می‌شوند - فقط یک نقطه - به دنبال آن یک ماده داخلی که اساساً کل نستار را پر می‌کند، و سپس دو پوسته نازک در نزدیکی سطح وجود دارد، یکی از فضای دسیتر ساخته شده است. رزولا می‌گوید: «زمان، دیگری ماده». دنیای فیزیک. از آنجایی که در این مورد، نستار عمدتاً از ماده ساخته شده است، شکل گیری آن ممکن است کمتر از یک فضای داخلی کامل دسیتر باشد.

با این حال، گراواستارها بدون هیچ شواهد رصدی مبنی بر وجود آنها فرضی باقی می مانند، که باید به برخی احتیاط ها منجر شود. پائولو پانی، استاد فیزیک نظری در دانشگاه ساپینزا رم که در این مطالعه شرکت نداشت.

پانی می‌گوید: «یک سؤال اساسی این است که چگونه چنین راه‌حل‌هایی – گراواستارهای معمولی یا تودرتو – می‌توانند به صورت پویا در وهله اول شکل بگیرند، زیرا ما در حال حاضر یک مدل ثابت نداریم.

مثل یک زنگ به صدا در می آید

با این حال، ندانستن چگونگی شکل گیری گراواستارها وجود آنها را رد نمی کند. در واقع، آنها می توانند در سیستم های دوتایی فشرده ای وجود داشته باشند که ادغام می شوند و امواج گرانشی تولید می کنند.

هنگامی که دو جرم فشرده (مانند سیاهچاله‌ها یا ستاره‌های نوترونی) به یکدیگر مارپیچ می‌شوند، سیگنال موج گرانشی مشخصی به نام صدای جیر جیر پخش می‌کنند. هنگامی که اجرام با هم ادغام می شوند و یک سیاهچاله ایجاد می کنند، امواج گرانشی که ساطع می شوند شبیه زنگ محو شدن زنگ یک زنگ است. هم صدای جیر جیر و هم چرخش ناشی از چنین ادغام هایی توسط آشکارسازهای موج گرانشی LIGO-Virgo-KAGRA مشاهده شده است.

چنین ادغامی همچنین می‌تواند یک گراواستار یا نستار ایجاد کند، و Jampolski و Rezolla می‌گویند که اینها سیگنال‌های ringdown مشخصی خواهند داشت. رزولا می‌افزاید: «نستار به دلیل ساختار درونی‌اش با گراواستار هم جرم متفاوت است.» به طور خاص، پوسته‌های مختلفی که ماده و فضای دی سیتر در آن‌ها رابط دارند، به شیوه‌ای خاص، متمایز از یک گراواستار معمولی، نوسان می‌کنند.

با 90 رویداد موج گرانشی پس از شناسایی تا کنون، و مشاهده دیگری که در حال حاضر در حال انجام است، داده های زیادی برای جستجوی امضای گراواستار وجود دارد.

پانی می‌گوید: «تمام مشاهدات امواج گرانشی تاکنون با این فرضیه که اجرام سیاه‌چاله یا ستاره‌های نوترونی هستند مطابقت دارد. او می‌افزاید: «با این حال، اندازه‌گیری دقیق ریزش سخت است، که فضایی برای عدم قطعیت باقی می‌گذارد.

گرم کردن پوسته

روش دیگری که یک گراواستار می تواند خود را نشان دهد، تجمع ماده در سطح آن است. در مورد سیاه‌چاله، ماده و نور فراتر از افق رویداد ناپدید می‌شوند تلسکوپ افق رویداد زمانی که "سایه‌های" سیاه‌چاله‌های عظیم را در مرکز کهکشان‌های M87 و راه شیری تصویر کرد. گراواستارها از این نظر متفاوت هستند که بدون افق هستند. در حالی که مقداری ماده می‌تواند از پوسته بیرونی عبور کند تا توسط فضا-زمان دسیتر در درون جذب شود، ماده بیشتری می‌تواند روی پوسته سطحی تأثیر بگذارد، آن را ضخیم‌تر کرده و باعث گرم شدن و انتشار نور شود. اگر تلسکوپ افق رویداد روزی از یک گراواستار فعال در حال افزایش تصویربرداری کند، این تابش را می‌بیند، هرچند که توسط گرانش به شدت به قرمز منتقل شده است.

سیگنال موج گرانشی LIGO از قضیه مساحت هاوکینگ پشتیبانی می کند

رزولا اعتراف می‌کند که اگرچه ریاضیات ممکن است کارساز باشد، یک مدل فیزیکی که توصیف می‌کند چگونه گراواستارها و آشیانه‌ها می‌توانند در واقعیت وجود داشته باشند، هنوز از ما دوری می‌کند.

رزولا می‌گوید: «ما واقعاً ایده خوبی در مورد چگونگی تشکیل گراواستارها نداریم [و] از آنجایی که اطلاعات کمی در مورد ماده تشکیل دهنده گراواستار داریم، آزمایش این فرضیات دشوار است.

Jampolski و Rezzolla راه حل جدید خود را برای معادلات میدان انیشتین در مجله شرح می دهند. گرانش کلاسیک و کوانتومی.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/could-gravastars-be-nested-inside-one-another-like-a-russian-doll/