Astronomija

Ar mūsų Visata yra juodojoje skylėje?

Ar mūsų Visata yra juodojoje skylėje?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ar žinoma visata gali būti juodosios skylės viduje ir jos kreivumas iš tikrųjų gali būti juodosios skylės įvykių horizontas?


Ne. Metrika atrodo labai skirtingai.

  • Visatos metriką lemia FLRW metrika. Erdvinės jos atkarpos yra plokščios.
  • Erdviniai erdvėlaikio skyriai aplink Schwarzschild (nesisukantį) BH yra sferiniai.

Elementariau suformuluota: juodoji skylė yra tarsi statinė sfera. Visata yra tarsi besiplečiantis lapas. Tačiau tai yra tai, ką mes matome šiuo metu, ir tai atitinka mūsų dabartiniai modeliai. Tai nėra tokie svarbūs faktai, kaip geležies tankis, kurį kas nors galėtų išmatuoti ant jo stalo. Manau, kad teisingas paaiškinimas yra maždaug toks: "taip tikrai neatrodo, bet niekas nežino".


Juodosios skylės sujungtos su „rasiniu juodumu“, sakoma „Cornell U Course“

Tobiasas Roetschas / „Future Publishing“ per „Getty Images“

Astronomijos kursai prestižiniame Kornelio universitete, susirūpinę rasizmu visatoje, ne tik Žemės planetoje, uždavė nemirtingą klausimą: „Ar yra ryšys tarp kosmoso ir rasinės juodumo idėjos?“

Kaip garsioji autorė Heather Mac Donald, parašiusi daugybę knygų, įskaitant „Karą su policininkais“, rašo „City Journal“ kurse pavadinimu „Juodosios skylės: rasė ir kosmosas“, katalogo aprašyme pažymi, kad „įprasta išmintis“. tvirtina, kad „juodasis“ juodosiose skylėse neturi nieko bendro su rase “, tačiau astronomijos profesorius Nicholas Battaglia ir lyginamosios literatūros profesorius Parisa Vaziri teigia, kad tiesa gali būti kitokia.

Įprasta išmintis turėtų tai, kad „juodasis“ juodosiose skylėse neturi nieko bendra su lenktynėmis. Tikrai negali būti jokio ryšio tarp kosmoso ir rasinės juodumo idėjos. Ar gali? Šiuolaikiniai juodųjų studijų teoretikai, menininkai, grožinės literatūros rašytojai netiesiogiai ir aiškiai teigia būtent tokį ryšį. Teorikai naudoja astronomijos sąvokas, tokias kaip „juodosios skylės“ ir „įvykių horizontai“, norėdami kūrybiškai interpretuoti lenktynių istoriją, o menininkai ir muzikantai juodumą užburia per kosmologines temas ir vaizdus. Šis kursas, kurį moko lyginamosios literatūros ir astronomijos profesoriai, supažindins studentus su astronomijos sąvokų pagrindais, skaitydami „Black Studies“. Tekstuose gali būti tokių teoretikų kaip Michelle Wright ir Denise Ferreira da Silva, tokių autorių kaip Octavia Butler ir Nalo Hopkinson kūriniai, Sun Ra, Outkasto ir Janelle Monáe muzika. Astronomijos sąvokos apims elektromagnetinį spektrą, žvaigždžių evoliuciją ir bendrą reliatyvumą.

Macas Donaldas pažymi: „Battaglia ir Vaziri pramuša„ įprastą išmintį “remdamiesi tokiais teoretikais kaip Emory universiteto anglų profesorė Michelle Wright. Wright knyga, Juodumo fizika: už vidurio ištraukos epistemologijos, remiasi „Niutono judėjimo ir traukos dėsniais“ bei „teorine dalelių fizika“, kad „sugadintų rasistines prielaidas apie juodumą“. Kornelio kursas taip pat tiria „Sun Ra“ ir „Outkast“ muziką, kad „užburtų juodumą per kosmologines temas“.

Ji daro išvadą: „Šiandieninis akademinis šarlatanizmas iš dalies susideda iš retorikos klaidinimo žiniomis ir žodžių apie daiktus. Ši ranka yra ypač paplitusi klausimais, susijusiais su lenktynėmis. Hunterio koledžo profesorius Philipas Ewelis teigia, kad tonų ir harmonijų hierarchijų samprata muzikos teorijoje yra pražūtingų rasinių hierarchijų stendas. ... Visur matydami rasizmo stebėtojus, rasiniai keršytojai griauna visas institucijas, susijusias su Vakarų civilizacija, vien dėl jos „baltumo“. Mokslas buvo sargyba nuo tokio metaforiško, magiško mąstymo. Po truputį tai pasiduoda “.

Tuo tarpu neseniai Kornelio kurso aprašymas neseniai pakilo dėl neva rasistinio elgesio. Uolos laipiojimo P.E. kurso aprašymas klasė “iš pradžių sakė, kad klasė buvo atvira tik tiems studentams, kurie įvardijami kaip BIPOC, o tai sukėlė ginčų Kornelio miestelyje ir už jo ribų. „Cornell reddit“ pranešimų gija ragino nutraukti „rasinį atskyrimą P.E. klases Kornelyje “, - gegužės mėnesį pranešė„ Cornell Sun “. "Kai kurie teigė, kad BIPOC laipiojimas uolomis, siūlant klasę tik tam tikrų lenktynių mokiniams, trukdo įvairovei ir įtraukties pastangoms", - pažymima dokumente. „Kiti teigė, kad Cornellio sprendimas buvo rasistinis ir pažeidė federalinę VI antraštinę dalį, kurioje teigiama, kad jokia švietimo programa, gaunanti federalinę finansinę paramą, negali atmesti dalyvavimo dėl rasės ar tautinės kilmės.“

„Daily Wire“ yra viena iš sparčiausiai augančių konservatyvių žiniasklaidos kompanijų Amerikoje ir prieškultūrinė naujienų, nuomonės ir pramogų pardavimo vieta. Gaukite vidinę prieigą prie „The Daily Wire“ tapę narys.


Ar tamsioji materija gali būti už paslaptingų, supermasyvių juodųjų skylių ankstyvojoje visatoje?

Kai astronomai naudojasi teleskopais, norėdami atsigręžti į praeitį - į visatos objektus, kurių šviesa žemę pasiekia tik po milijardų metų, jie mato kažką keisto. Juodosios skylės, didelis tie, kurie egzistavo jau tada, kai visata buvo dar labai jauna.

Tai keista, nes iš to, ką suprato fizikai, reikia laiko, kad juodoji skylė suvalgytų pakankamai aplinkinių medžiagų, kad išaugtų tokia didžiulė - taigi atrodė, kad šioms juodosioms skylėms neturėjo laiko tapti tokiomis didelėmis.

„Analogija, kurią naudojau, yra ta, kad jei matėte vaiką, kuriam buvo tik penkeri ar šešeri metai, tačiau jis jau svėrė tiek pat, kiek suaugęs žmogus“, - sakė Hai-Bo Yu, fizikos ir astronomijos docentas iš Universiteto. Kalifornija, paupis.

Yu ir dar du mokslininkai su UC Riverside ir Čikagos universitetu pateikė stebėtiną galimą paaiškinimą: Tos juodosios skylės galėjo atsirasti tamsiosios materijos pagalba.

"Tai labai gražiai sujungia dvi didžiules astrofizikos paslaptis - ankstyvąsias supermasyvias juodąsias skyles ir tamsiąją medžiagą", - sakė UChicago doktorantė ir tyrimo bendraautorė Yi-Ming Zhong.

Pirmosiomis Visatos dienomis matoma medžiaga egzistavo kaip dujų dalelių debesys, kurie išaugtų į tankesnius objektus, tokius kaip žvaigždės ir galaktikos. Šie debesys gali sugriūti ir suformuoti juodąją skylę, t. Y. Supermasyvios juodosios skylės kūdikio stadiją. Tačiau pagal šį scenarijų, mokslininkų teigimu, sėkla neturės pakankamai laiko išaugti į masyviausias juodąsias skyles, pastebėtas ankstyvojoje visatoje, jei ji valgo „normaliu“ tempu.

Tačiau šalia įprastos materijos šiuose debesyse buvo tamsiosios materijos aureolė, paslaptinga materijos forma, apie kurią galime pasakyti, kad ji yra dėl savo sunkumo, traukiančios matomus visatos dalykus. Mokslininkai domėjosi, ar tamsioji medžiaga gali būti ingredientas, padedantis sukurti supermasyvias juodąsias skyles.

Pagal jų modeliavimą, jei tamsiosios medžiagos dalelės tuose halose susidurdavo viena su kita, tokia veikla galėtų pakreipti sistemos pusiausvyrą link žlugimo. Taip yra todėl, kad susidūrusios dalelės gali skleisti šilumą viena kitai, todėl centrinė aureolė yra nestabili. Jie taip pat nustatė, kad tamsiosios materijos susidūrimai išsklaidytų aureolės kampinį impulsą - kiekį, apibūdinantį kūno sukimąsi, o tai dar labiau pataria sistemai žlugti.

Toks žlugimas paprastai užtrunka ilgai. Tačiau įprastos medžiagos buvimas aureolės centre prideda papildomos masės, kuri pagilina ten esantį gravitacijos potencialą ir taip pagreitina šilumos plitimą. "Paprastos materijos buvimas gali sutrumpinti žlugimo laiką dviem dydžiais", - sakė magistrantė ir bendraautorė Wei-Xiang Feng.

Šios „sėklinės“ juodosios skylės būtų buvusios daug masyvesnės nei tos, kurios paprastai susidaro dėl įprastų dujų žlugimo - panašios į kūdikį, gimstantį analogiškai, jau sveriantį 100 svarų. Iš ten jis gali išaugti per „įprastą“ netoliese esančios materijos valgymo procesą.

Mokslininkai tiria tolesnius šios teorijos padarinius, pavyzdžiui, supermasyvių juodųjų skylių atsiradimą mūsų pačių Paukščių Take ir daugelyje kitų didelių netoliese esančių galaktikų. Tai taip pat gali būti nuoroda apie pačios tamsiosios materijos prigimtį, sunku tiesiogiai stebėti, ar tamsiosios medžiagos dalelės gali susidurti tarpusavyje, ar ne, tačiau jei ši teorija išsisklaidys, tai gali būti įrodymas, kad jie gali.

Išbandyti šią teoriją gali būti įmanoma, kai naujos kartos galingesni teleskopai pradeda rinkti duomenis. Pavyzdžiui, milžiniškas „Magellan“ teleskopas tirs visatos juodųjų skylių augimą.

"Ši sistema turi labai naują ir įdomią dinamiką, todėl mes tyrinėjame toliau", - sakė Zhongas. "Be to, intriguoja tai, kad mes galime spręsti dvi paslaptis viena teorija".


Juodosios skylės kosmologija

A juodosios skylės kosmologija (taip pat vadinama Schwarzschildo kosmologija arba juodosios skylės kosmologinis modelis) yra kosmologinis modelis, kuriame stebima visata yra juodosios skylės vidus. Tokius modelius iš pradžių pasiūlė teorinis fizikas Rajas Pathria [1] ir kartu matematikas I. J. Goodas. [2]

Bet koks toks modelis reikalauja, kad stebimos visatos Hablo spindulys būtų lygus jo Schwarzschild spinduliui, tai yra jo masės ir Schwarzschild proporcingumo konstantos sandaugai. Žinoma, kad taip yra beveik taip, tačiau dauguma kosmologų mano, kad šis artimas mačas yra sutapimas. [3] [ reikalinga citata ]

Versijoje, kurią iš pradžių pasiūlė „Pathria and Good“ ir kurią neseniai tyrė, be kita ko, Nikodemas Popławskis [4], pastebima visata yra juodosios skylės vidus, egzistuojantis kaip vienas iš galbūt daugelio didesnėje erdvėje. tėvų visataarba multiverse.

Pagal bendrą reliatyvumą, pakankamai kompaktiškos masės gravitacinis žlugimas suformuoja vienaskaitos Schwarzschildo juodąją skylę. Tačiau Einšteinas – Kartanas – Sciama – Kibble gravitacijos teorijoje jis formuoja dėsningumą Einšteino – Roseno tiltas, arba kirmino skylė. Schwarzschildo kirmgraužos ir Schwarzschildo juodosios skylės yra skirtingi matematiniai bendro reliatyvumo ir Einšteino – Kartano teorija. Vis dėlto stebėtojams abiejų tirpalų, kurių masė yra ta pati, išorės negalima atskirti. Einšteino ir Kartano teorija išplečia bendrą reliatyvumą pašalindama afininio ryšio simetrijos apribojimą ir laikydamasi jo antisimetrinės dalies - sukimo tenzoriaus - kaip dinaminio kintamojo. Sukimas natūraliai sudaro medžiagos kvantinį-mechaninį, vidinį kampinį impulsą (sukinį). Mažiausias sukimo ir „Dirac“ sukimo elementų sujungimas sukuria atstumiančią sukimosi ir sukimosi sąveiką, kuri reikšminga fermioninėje medžiagoje esant labai dideliam tankiui. Tokia sąveika neleidžia susidaryti gravitaciniam singuliarumui. Vietoj to, žlunganti materija pasiekia didžiulį, bet galutinį tankį ir atšoka, formuodama kitą Einšteino-Rozeno tilto pusę, kuri auga kaip nauja visata. [5] Atitinkamai, Didysis sprogimas buvo nesąlyginis Didysis atšokimas, kurio metu Visata turėjo baigtinį ir minimalų mastelio koeficientą. [6] Arba Didysis sprogimas buvo supermasyvi baltoji skylė, atsiradusi dėl supermasyvios juodosios skylės galaktikos širdyje mūsų pagrindinėje visatoje.

  1. ^Pathria, R. K. (1972). „Visata kaip juoda skylė“. Gamta. 240 (5379): 298–299. Bibo kodas: 1972Natur.240..298P. doi: 10.1038 / 240298a0. S2CID4282253.
  2. ^
  3. Geras, I. J. (1972 m. Liepos mėn.). „Kinijos visatos“. Fizika šiandien. 25 (7): 15. Bibro kodas: 1972PhT. 25g..15G. doi: 10.1063 / 1.3070923.
  4. ^
  5. Landsbergis, P. T. (1984). „Masinės svarstyklės ir kosmologiniai sutapimai“. Annalen der Physik. 496 (2): 88–92. Bibos kodas: 1984AnP. 496. 88L. doi: 10.1002 / andp.19844960203.
  6. ^
  7. Popławski, N. J. (2010). „Radialinis judėjimas į Einšteino-Rozeno tiltą“. Fizikos raidės B. 687 (2–3): 110–113. „arXiv“: 0902.1994. Bib kodas: 2010PhLB..687..110P. doi: 10.1016 / j.physletb.2010.03.029. S2CID5947253.
  8. ^
  9. Popławski, N. J. (2010). „Kosmologija su sukimu: alternatyva kosminei infliacijai“. Fizikos raidės B. 694 (3): 181–185. „arXiv“: 1007.0587. Bibro kodas: 2010PhLB..694..181P. doi: 10.1016 / j.physletb.2010.09.056.
  10. ^
  11. Popławski, N. (2012). „Neskalbinė, didelio atmetimo kosmologija, sukelta sukimo ir sukimo jungtimis“. Fizinė apžvalga D. 85 (10): 107502. arXiv: 1111.4595. Bibo kodas: 2012PhRvD..85j7502P. doi: 10.1103 / PhysRevD.85.107502. S2CID118434253.

Šis su astronomija susijęs straipsnis yra nepažįstamas dalykas. Galite padėti Vikipedijai ją išplėsdami.


Dienos klausimai ir atsakymai: jei mes gyventume juodojoje skylėje, iš kur tai žinotume?

Klausimas:
Iš kur mes žinome, kad mes ir mūsų Saulės sistema negyvename juodosios skylės viduje?

A:
Tikriausiai yra keli būdai, kaip į tai atsakyti, bet čia yra vienas:

Iš 1920-aisiais atliktų tolimų galaktikų greičio matavimų nustatyta, kad visos galaktikos lekia nuo mūsų tokiu greičiu, kuris priklauso tik nuo jų atstumo nuo mūsų. Nesvarbu, kuria kryptimi danguje žiūrėtume, tai tiesa. Todėl mes darome prielaidą, kad Visata yra izotropinė, reiškianti rotaciškai nekintančią. Specialios ar „pageidaujamos“ krypties į kosmosą nėra.

Juodosios skylės viduje situacija yra visiškai kitokia - visi objektai yra varomi link singuliarumo juodosios skylės centre. Netoli juodosios skylės yra pageidaujama kosmoso kryptis. Taigi, šiuo metu galime pasakyti, kad negyvename juodosios skylės viduje.


Kas yra juodoji skylė?

Juodosios skylės yra paslapties vietos. Fizikos dėsniai numato jų egzistavimą, tačiau negali paaiškinti, kas vyksta juodosios skylės viduje. Kai tai padarysime, būsime peržengę Alberto Einšteino darbą ir padarę kitą didelį šuolį supratime apie Visatą.

Paprasčiau tariant, juodosios skylės yra vietos, kuriose gravitacija yra tokia stipri, kad per daug arti niekas negali pabėgti. Tai išskiria juos iš visų kitų dangaus objektų, kur jūs visada iš principo sugebėtumėte pastatyti pakankamai stiprią raketą, kad ištrūktumėte į kosmosą.

Turint juodąją skylę, norint atitraukti, prireiktų be galo daug energijos.

Negrįžimo riba vadinama įvykių horizontu. Peržengę šį nematomą slenkstį, jūs amžinai būsite juodosios skylės gniaužtuose. Tai dangiškasis omaro puodo atitikmuo - į jį lengva patekti, bet jo negalima palikti.

Juodosios skylės samprata natūraliai kyla iš Alberto Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos, paskelbtos 1915 m. Joje teigiama, kad dangaus objekto gravitacinio lauko stiprumą lemia jame esančios materijos tankis: kuo didesnis tankis, tuo stipresnė gravitacija. .

Dilema yra kur sustoja šis procesas? Juodojoje skylėje nėra nieko, kas galėtų atsispirti didžiuliam sunkumui, ir mes esame priversti tikėti, kad reikalas yra tiesiog sutriuškintas iš egzistencijos.

Tai yra dramatiškas būdas apibūdinti matematinį objektą, vadinamą singuliarumu, nulio tūrio tašku ir begaliniu tankiu. Tačiau fizikai nėra tikri, ar tokie objektai gali egzistuoti iš tikrųjų. Tai tiesiog skamba neįmanoma.

Kvantinės gravitacijos teorijos yra skirtos šiai problemai išspręsti ir mums pasakyti, kaip gravitacija elgiasi mažiausiomis įmanomomis skalėmis, esant dideliems materijos stiprumams ir tankiams. Taikoma keletas būdų, įskaitant dažnai minimą stygų teoriją, tačiau šiuo metu nėra stipraus lyderio.

Sėkminga kvantinės gravitacijos teorija astronomams leistų ne tik tyrinėti juodosios skylės vidų, bet ir pasakotų apie didįjį sprogimą, visatos kilmę. Taip yra todėl, kad didelis sprogimas yra dar viena vieta gamtoje, kur reliatyvumas numato, kad atsiras singuliarumas.

Trumpai tariant, kvantinė gravitacijos teorija galėtų mums pasakyti, kaip Visata atsirado iš pradžių, ir taip astronomai vis dar taip domisi juodosiomis skylėmis.

Čia galima išgirsti Stepheno Hawkingo BBC „Reith“ paskaitas. Pirmosios paskaitos anotuotą stenogramą galima perskaityti čia.


Ar juodosios skylės kuria naujas visatas? Klausimai ir atsakymai su fiziku Lee Smolinu

Visata galėjo būti juodosios skylės viduje, o juodosios skylės mūsų pačių kosmose gali pagimdyti naujas savas visatas, jei tiesa yra prieštaringa vieno fiziko idėjai apie laiką.

Teorinis fizikas Lee Smolinas, prieštaraudamas daugumos mokslininkų standartiniam požiūriui, teigė, kad laikas yra realus, o ne iliuzija, kurią Einšteino reliatyvumo teorija tai daro. Smolinas, įsikūręs Kanados Perimetro teorinės fizikos institute, išdėstė šią idėją savo naujoje knygoje „Atgimęs laikas“ (Houghton Mifflin Harcourt, 2013 m. Balandžio mėn.).

SPACE.com neseniai pasivijo Smoliną, kad sužinotų daugiau apie šią teoriją ir tikrąją laiko prigimtį. [Vaizdo įrašas: kiek laiko trunka?]

SPACE.com: Ką reiškia, kad laikas yra tikras ar netikras? Ar laikas nėra akivaizdžiai tikras?

Smolinas: Fiziko gamtos sampratoje, išplėtotoje nuo Niutono iki Einšteino, laikas tampa antrine sąvoka. Jį pakeičia skaičiavimo sąvoka, kad procesas, vykstantis laiku ir sukeliantis įvykius, taptų logiško skaičiavimo modeliu. Logika ir matematika yra už laiko ribų, todėl, jei tas modeliavimas yra visiškai tikslus, laikas yra nerealus.

Pavyzdžiui, garsiai cituojamas Einšteinas, sakantis, kad fiziką suprantantys žmonės žino, kad skirtumas tarp praeities, dabarties ir ateities yra tik atkakliai atkakli iliuzija.

SPACE.com: Kai sakote, kad laikas yra tikras, prieštaraujantis šioms Einšteino ir kitų idėjoms, ką tai reiškia?

Smolinas: Visų pirma, patirtis, kurią patiriame būdami dabartine akimirka, kuri yra viena iš sekančių akimirkų, einančių vienas po kito, nėra iliuzija, kaip tvirtino Einšteinas ir kiti, - tai giliausia mūsų gamtos prigimtis. tikrovės.

Tikrovė yra susisteminta tam tikromis akimirkomis, kad viskas, kas yra tikra, būtų reali tam tikru momentu, o jei kažkas atrodo, kad tai tęsiasi laike, tai yra todėl, kad ji nuolat atsinaujina laike, laiko momentais, kurie yra tikrovė. egzistavimas. Bet kuri tiesa apie pasaulį yra tiesa apie pasaulį per laiką - nėra nesenstančių tiesų. Ir svarbiausia, kad nėra gamtos dėsnių, kurie būtų už laiko ribų. Viskas keičiasi, įskaitant įstatymus.

SPACE.com: Taigi, kaip ši sąvoka padeda suprasti gamtos dėsnius?

Smolinas: Pagrindinė priežastis, kodėl pasisakau už naują požiūrį į laiką, yra ta, kad dėl to gamtos dėsniai gali būti paaiškinami. Ir tuo turiu omenyje mokslinį atsakymą į klausimą, kodėl gamtos dėsniai, kuriuos mes juos stebime, buvo pasirinkti tokie, kokie jie yra.

Jei įstatymai yra nesenstantys ir amžini, tada jokiu būdu negalima paaiškinti įstatymų pasirinkimo. Kiek mes tai suprantame, įstatymai galėjo būti skirtingi įvairiais būdais. Elementariųjų dalelių masės galėjo būti skirtingos, jėgų jėga gali būti kitokia, arba iš viso skirtingos elementariosios dalelės ir jėgos.

Manau, ir tai yra knygoje pateikto argumento rezultatas, kad vienintelis būdas mokslo dėsnyje paaiškinti gamtos dėsnius yra tai, kad gamtos dėsniai yra dinamiškos evoliucijos laike rezultatas.

SPACE.com: Kaip veikia jūsų dinaminės visatos evoliucijos teorija?

Smolinas: Idėja yra ta, kad visata evoliucionavo labai analogiškai natūraliai bakterijų atrankai, tarkime, bakterijoms. Norėdami tai padaryti, visata turi atkurti save, ir aš perėmiau senesnę John Wheeler ir Bryce DeWitt idėją, kurie buvo kvantinės gravitacijos pradininkai. Jų idėja buvo ta, kad juodosios skylės tampa naujų visatų gimimo sėklomis. [5 priežastys, kodėl galime gyventi įvairiapusiškai]

Johnas Wheeleris jau spėjo, kad kai taip nutinka, gamtos dėsniai vėl atgimsta, naujojoje kūdikių visatoje jis jį pavadino visatos perdirbimu. Tai, ką turėjau pridėti, kad jis veiktų kaip natūralios atrankos modelis, buvo tai, kad pokyčiai, perduodami iš tėvų ir vaikų visatos, yra labai nedideli, todėl gali būti kaupiamas tinkamumas. Ši hipotezė leidžia daryti išvadą, kad darant prielaidą, kad mūsų visata yra tipiškas šios visatų populiacijos narys, kai ji vystosi po daugelio daugelio kartų, kad visata bus gerai sureguliuota, kad susidarytų daugybė juodųjų skylių. Tai lemia kitas hipotezes, kad jei pakeisite dėsnius ir skaičius, nurodančius dėsnius, tada paprastai sukursite visatą, kurioje bus mažiau juodųjų skylių, ir tai lemia prognozes, kurias galima patikrinti.

Tai teorija, kurią aš vadinu kosmologine natūralia atranka.

SPACE.com: Kaip šios visatos perduotų savo bruožus dukterinėms visatoms?

Smolinas: Tame lygyje, kuriame siūlau šią teoriją, aš neatsakiau į tą klausimą, kaip ir Darvinas neįsivaizdavo, kaip paveldimi paveldimi bruožai, nes jis nieko nežinojo apie genetinius genetinius pagrindus, kurie buvo atrasti tik su DNR. Taigi man pavyko padaryti tas prognozes, nenurodant mikroskopinio paveldėjimo pagrindo kosmologijoje.

SPACE.com: Kaip naujos visatos gimsta juodųjų skylių viduje?

Smolinas: Žvaigždė, subyrėjusi į juodąją skylę, labai greitai nusispaudžia iki begalinio tankio ir laikas sustoja - tai priklauso nuo bendro reliatyvumo. Ir iš esmės tą momentą, kai laikas sustoja, kvantinė mechanika, kvantinis neapibrėžtumas atideda ir užuot žlugęs iki begalinio tankio, žvaigždė subyra iki tam tikro ekstremalaus tankio, o tada atšoka ir vėl pradeda plėstis. Ir ta besiplečianti žvaigždė tampa naujos visatos gimimu. Taškas, kai laikas baigiasi juodosios skylės viduje, susijungia su ta vieta, kur laikas prasideda Didžiojo sprogimo metu naujoje visatoje.

SPACE.com: Ar ši idėja turi išbandomų prognozių?

Smolinas: Aš padariau dvi prognozes, kurias puikiai galėjo patikrinti astrofiziniai ir kosmologiniai stebėjimai, ir abu juos buvo galima lengvai suklastoti stebint per pastaruosius 20 metų, ir abu juos patvirtino stebėjimai iki šiol.

Vienas iš jų yra susijęs su neutronų žvaigždžių masėmis, ir prognozuojama, kad neutronų žvaigždė negali būti sunkesnė nei maždaug dvigubai didesnė už saulės masę. Tai ir toliau patvirtina geriausi neutroninių žvaigždžių masių matavimai.

Kita prognozė yra susijusi su kosminiu mikrobangų foniniu spinduliavimu ir kosmologinės infliacijos hipoteze. Plancko palydovo stebėjimai visiškai atitinka infliacijos versiją, kurią palaiko kosmologinė natūrali atranka.


Ar tamsioji materija gali būti už paslaptingų, supermasyvių juodųjų skylių ankstyvojoje visatoje & rsquo

Kai astronomai naudojasi teleskopais, norėdami atsigręžti į visatos objektus, kurių šviesa žemę pasiekia tik po milijardų metų, jie mato kažką keisto. Juodosios skylės, didelis tie, kurie egzistavo jau tada, kai visata buvo dar labai jauna.

Tai keista, nes, ką fizikai suprato, reikia laiko, kol juodoji skylė suvalgo pakankamai daug aplinkinių medžiagų, kad išaugtų tokia didžiulė, todėl atrodė, kad šioms juodosioms skylėms neturėjo laiko pasidaryti tokioms didelėms.

„Analogija, kurią naudojau, yra ta, kad jei matėte vaiką, kuriam buvo tik penkeri ar šešeri metai, tačiau jis jau svėrė tiek, kiek suaugęs žmogus“, - sakė Kalifornijos universiteto fizikos ir astronomijos docentas Hai-Bo Yu. - Paupys.

Yu ir dar du mokslininkai, dirbantys UC „Riveride“ ir Čikagos universitete, pateikė netikėtą galimą paaiškinimą: tos juodosios skylės galėjo atsirasti tamsiosios medžiagos pagalba.

„Tai labai tvarkingai sujungia dvi didžiules astrofizikos paslaptis - ankstyvas supermasyvias juodąsias skyles ir tamsiąją medžiagą“, - sakė UChicago doktorantė ir tyrimo bendraautorė Yi-Ming Zhong.

Pirmosiomis Visatos dienomis matoma medžiaga egzistavo kaip dujų dalelių debesys, kurie išaugtų į tankesnius objektus, tokius kaip žvaigždės ir galaktikos. Šie debesys gali sugriūti ir suformuoti juodąją skylę, t. Y. Supermasyvios juodosios skylės kūdikio stadiją. Tačiau pagal šį scenarijų, pasak mokslininkų, sėkla neturės pakankamai laiko išaugti į masyviausias juodąsias skyles, pastebėtas ankstyvojoje visatoje, jei ji valgo „normaliu“ tempu.

Tačiau šalia įprastos materijos šiuose debesyse buvo tamsiosios materijos aureolė, paslaptinga materijos forma, apie kurią galime pasakyti, kad ji yra dėl savo sunkumo, traukiančios matomus visatos dalykus. Mokslininkai domėjosi, ar tamsioji materija gali būti ingredientas, padedantis sukurti supermasyvias juodąsias skyles.

Pagal jų modeliavimą, jei tamsiosios medžiagos dalelės tuose halose susidurdavo viena su kita, tokia veikla galėtų pakreipti sistemos pusiausvyrą link žlugimo. Tai yra todėl, kad susidūrusios dalelės gali skleisti šilumą viena kitai, todėl centrinė aureolė yra nestabili. Jie taip pat nustatė, kad tamsiosios medžiagos susidūrimai išsklaidytų aureolės ir kampo impulsą - kiekį, apibūdinantį kūno sukimąsi, kuris dar labiau pataria sistemai žlugti.

Toks žlugimas paprastai užtrunka ilgai. Tačiau įprastos medžiagos buvimas aureolės centre prideda papildomos masės, kuri pagilina ten esantį gravitacijos potencialą ir taip pagreitina šilumos plitimą. „Paprastos materijos buvimas gali sutrumpinti žlugimo laiką dviem dydžiais“, - sakė magistrantė ir bendraautorė Wei-Xiang Feng.

Šios „sėklinės“ juodosios skylės būtų buvusios daug masyvesnės nei tos, kurios paprastai susidaro sugriuvus įprastoms dujoms, panašioms į kūdikį, kuris gimė jau sverdamas 100 svarų. Iš ten jis gali išaugti per „įprastą“ netoliese esančios materijos valgymo procesą.

Mokslininkai tiria tolesnius šios teorijos padarinius, pavyzdžiui, supermasyvių juodųjų skylių kilmę mūsų pačių Paukščių Kelyje ir daugelyje kitų didelių netoliese esančių galaktikų. Tai taip pat gali būti nuoroda apie pačios tamsiosios medžiagos prigimtį, kurią sunku tiesiogiai stebėti, ar tamsiosios medžiagos dalelės gali susidurti tarpusavyje, ar ne, tačiau jei ši teorija pasitvirtins, tai galėtų būti įrodymas, kad jie gali.

Išbandyti šią teoriją gali būti įmanoma, kai naujos kartos galingesni teleskopai pradeda rinkti duomenis. Pavyzdžiui, milžiniškas „Magellan“ teleskopas tirs visatos juodųjų skylių augimą.

„Ši sistema pasižymi labai nauja ir įdomia dinamika, todėl ieškosime tolesnių tyrimų“, - sakė Zhongas. "Be to, intriguoja tai, kad mes galime spręsti dvi paslaptis viena teorija."

Citata: „Supermasyvių juodų skylių pasėjimas su savaime sąveikaujančia tamsiąja medžiaga: vieningas scenarijus su barionais.“ Feng, Yu ir amp Zhong, Astrofizikos žurnalo laiškai, 2021 m. Birželio 16 d.


Juodoji skylė gimstant Visatai

Mūsų visata galėjo atsirasti iš juodosios skylės aukštesnio matmens visatoje, pasiūlykite Perimetro instituto tyrėjų trijulę naujausio viršelio istorijoje Mokslinis amerikietis.

Didysis sprogimas kelia didelį klausimą: jei tai buvo kataklizmas, kuris prieš 13,7 milijardo metų susprogdino mūsų visatą, kas tai sukėlė?

Trys Perimetro instituto mokslininkai turi naują idėją apie tai, kas galėjo įvykti prieš didįjį sprogimą. Tai šiek tiek glumina, bet ji pagrįsta patikima matematika, yra išbandoma ir pakankamai viliojanti, kad uždirbtumėte viršelio istoriją Mokslinis amerikietis, pavadinta „Juodoji skylė laiko pradžioje“.

Tai, ką mes suvokiame kaip didįjį sprogimą, jų teigimu, gali būti visuotinės griūvančios žvaigždės erdvinis „miražas“, visiškai kitoks nei mūsų.

"Didžiausias kosmologijos iššūkis yra suprasti patį didįjį sprogimą", - rašo Perimeterio instituto asocijuoto fakulteto narė Niayesh Afshordi, filialo fakulteto narys ir Vaterlo universiteto profesorius Robertas Mannas ir doktorantė Razieh Pourhasan.

Įprastas supratimas teigia, kad didysis sprogimas prasidėjo nuo singuliarumo - neaprėpiamai karšto ir tankio erdvėlaikio reiškinio, kuriame sugenda standartiniai fizikos dėsniai. Ypatingumas yra keistas ir mūsų supratimas apie juos yra ribotas.

„Visi fizikai žino, kad drakonai galėjo skristi iš ypatingumo“, - interviu su Afshordi sako Gamta.

Autoriai mano, kad problema yra ta, kad didžiojo sprogimo hipotezė turi mūsų gana suprantamą, vienodą ir nuspėjamą visatą, atsirandančią dėl fiziką griaunančio singuliarumo beprotybės. Atrodo mažai tikėtina.

Taigi galbūt nutiko kažkas kita. Galbūt mūsų visata niekada nebuvo vienintelė.

Jų pasiūlymas: mūsų žinoma visata galėtų būti trimatis „apvyniojimas“ aplink keturių dimensijų juodosios skylės įvykių horizontą. Pagal šį scenarijų mūsų visata pratrūko, kai žvaigždė keturių dimensijų visatoje subyrėjo į juodąją skylę.

Mūsų trimatėje visatoje juodosios skylės turi dvimatį įvykių horizontą - tai yra, jas supa dvimatė riba, žyminti „negrįžimo tašką“. Keturių dimensijų visatos atveju juodoji skylė turėtų trimatį įvykių horizontą.

Pagal jų siūlomą scenarijų mūsų visata niekada nebuvo singuliarumo viduje, ji atsirado už įvykio horizonto, apsaugota nuo singuliarumo. Jis atsirado ir lieka tik viena iš keturių dimensijų žvaigždės sugadintų savybių.

Tyrėjai pabrėžia, kad ši idėja, nors gali pasirodyti „absurdiška“, yra tvirtai pagrįsta geriausia šiuolaikine matematika, apibūdinančia erdvę ir laiką. Konkrečiai, jie naudojo holografijos įrankius, kad „padarytų didįjį sprogimą kosminiu miražu“. Kelyje jų modelis, atrodo, nukreiptas į seniai egzistuojančius kosmologinius galvosūkius ir, svarbiausia, sukuria išbandomas prognozes.

Žinoma, mūsų intuicija linkusi atsitraukti nuo minties, kad viskas ir visi, kuriuos pažįstame, atsirado iš vienos keturių dimensijų juodosios skylės įvykių horizonto. Mes neturime koncepcijos, kaip gali atrodyti keturių dimensijų visata. Mes nežinome, kaip atsirado pati keturių dimensijų „tėvų“ visata.

Tačiau mūsų klystančios žmogaus nuojautos, teigia tyrėjai, išsivystė erdviniame pasaulyje, kuris gali atskleisti tik tikrovės šešėlius.

Jie kuria paralelę Platono alegorijai apie olą, kurioje kaliniai praleidžia savo gyvenimą, matydami tik mirgančius šešėlius, kuriuos meta ugnis ant urvo sienos.

„Jų pančiai neleido suvokti tikrojo pasaulio, srities su viena papildoma dimensija“, - rašo jie. „Platono kaliniai nesuprato saulės galių, kaip ir mes nesuprantame keturių dimensijų masinės visatos. Bet jie bent jau žinojo, kur ieškoti atsakymų “.

Leiskitės į kelionę nuo kvanto iki kosmoso naudodamiesi mūsų interaktyvia visatos skale


Kiekvienoje juodojoje skylėje yra nauja visata

Mūsų visata gali egzistuoti juodosios skylės viduje. Tai gali skambėti keistai, bet iš tikrųjų tai gali būti geriausias paaiškinimas, kaip prasidėjo visata ir ką mes stebime šiandien. Tai teorija, kurią per pastaruosius kelis dešimtmečius tyrinėjo nedidelė fizikų grupė, įskaitant ir mane.

Kaip bebūtų sėkminga, yra reikšmingų neišspręstų klausimų, susijusių su standartine didžiojo sprogimo teorija, kuri rodo, kad visata prasidėjo kaip iš pažiūros neįmanomas „singuliarumas“, be galo mažas taškas, turintis be galo didelę materijos koncentraciją, išplečiantis dydžiu iki to, kurį stebime šiandien. The theory of inflation, a super-fast expansion of space proposed in recent decades, fills in many important details, such as why slight lumps in the concentration of matter in the early universe coalesced into large celestial bodies such as galaxies and clusters of galaxies.

But these theories leave major questions unresolved. For example: What started the big bang? What caused inflation to end? What is the source of the mysterious dark energy that is apparently causing the universe to speed up its expansion?

The idea that our universe is entirely contained within a black hole provides answers to these problems and many more. It eliminates the notion of physically impossible singularities in our universe. And it draws upon two central theories in physics.

The first is general relativity, the modern theory of gravity. It describes the universe at the largest scales. Any event in the universe occurs as a point in space and time, or spacetime. A massive object such as the Sun distorts or "curves" spacetime, like a bowling ball sitting on a canvas. The Sun's gravitational dent alters the motion of Earth and the other planets orbiting it. The sun's pull of the planets appears to us as the force of gravity.

The second is quantum mechanics, which describes the universe at the smallest scales, such as the level of the atom. However, quantum mechanics and general relativity are currently separate theories physicists have been striving to combine the two successfully into a single theory of "quantum gravity" to adequately describe important phenomena, including the behavior of subatomic particles in black holes.

A 1960s adaptation of general relativity, called the Einstein-Cartan-Sciama-Kibble theory of gravity, takes into account effects from quantum mechanics. It not only provides a step towards quantum gravity but also leads to an alternative picture of the universe. This variation of general relativity incorporates an important quantum property known as spin. Particles such as atoms and electrons possess spin, or the internal angular momentum that is analogous to a skater spinning on ice.

In this picture, spins in particles interact with spacetime and endow it with a property called "torsion." To understand torsion, imagine spacetime not as a two-dimensional canvas, but as a flexible, one-dimensional rod. Bending the rod corresponds to curving spacetime, and twisting the rod corresponds to spacetime torsion. If a rod is thin, you can bend it, but it's hard to see if it's twisted or not.

Spacetime torsion would only be significant, let alone noticeable, in the early universe or in black holes. In these extreme environments, spacetime torsion would manifest itself as a repulsive force that counters the attractive gravitational force coming from spacetime curvature. As in the standard version of general relativity, very massive stars end up collapsing into black holes: regions of space from which nothing, not even light, can escape.

Here is how torsion would play out in the beginning moments of our universe. Initially, the gravitational attraction from curved space would overcome torsion's repulsive forces, serving to collapse matter into smaller regions of space. But eventually torsion would become very strong and prevent matter from compressing into a point of infinite density matter would reach a state of extremely large but finite density. As energy can be converted into mass, the immensely high gravitational energy in this extremely dense state would cause an intense production of particles, greatly increasing the mass inside the black hole.

The increasing numbers of particles with spin would result in higher levels of spacetime torsion. The repulsive torsion would stop the collapse and would create a "big bounce" like a compressed beach ball that snaps outward. The rapid recoil after such a big bounce could be what has led to our expanding universe. The result of this recoil matches observations of the universe's shape, geometry, and distribution of mass.

In turn, the torsion mechanism suggests an astonishing scenario: every black hole would produce a new, baby universe inside. If that is true, then the first matter in our universe came from somewhere else. So our own universe could be the interior of a black hole existing in another universe. Just as we cannot see what is going on inside black holes in the cosmos, any observers in the parent universe could not see what is going on in ours.

The motion of matter through the black hole's boundary, called an "event horizon," would only happen in one direction, providing a direction of time that we perceive as moving forward. The arrow of time in our universe would therefore be inherited, through torsion, from the parent universe.

Torsion could also explain the observed imbalance between matter and antimatter in the universe. Because of torsion, matter would decay into familiar electrons and quarks, and antimatter would decay into "dark matter," a mysterious invisible form of matter that appears to account for a majority of matter in the universe.

Finally, torsion could be the source of "dark energy," a mysterious form of energy that permeates all of space and increases the rate of expansion of the universe. Geometry with torsion naturally produces a "cosmological constant," a sort of added-on outward force which is the simplest way to explain dark energy. Thus, the observed accelerating expansion of the universe may end up being the strongest evidence for torsion.

Torsion therefore provides a theoretical foundation for a scenario in which the interior of every black hole becomes a new universe. It also appears as a remedy to several major problems of current theory of gravity and cosmology. Physicists still need to combine the Einstein-Cartan-Sciama-Kibble theory fully with quantum mechanics into a quantum theory of gravity. While resolving some major questions, it raises new ones of its own. For example, what do we know about the parent universe and the black hole inside which our own universe resides? How many layers of parent universes would we have? How can we test that our universe lives in a black hole?

The last question can potentially be investigated: since all stars and thus black holes rotate, our universe would have inherited the parent black hole’s axis of rotation as a "preferred direction." There is some recently reported evidence from surveys of over 15,000 galaxies that in one hemisphere of the universe more spiral galaxies are "left-handed", or rotating clockwise, while in the other hemisphere more are "right-handed", or rotating counterclockwise. In any case, I believe that including torsion in geometry of spacetime is a right step towards a successful theory of cosmology.


Žiūrėti video įrašą: Juodoji Skylė-Kelionė į Visatos pakraštį (Vasaris 2023).