შავი ხვრელი შეიძლება დაიშალოს და მის ადგილას ბოზონური ვარსკვლავი დარჩეს — ახალი კვლევა #1tvმეცნიერება
თუკი სამყაროში რაიმეა სამუდამო, ეს შავი ხვრელებია — ან ყოველ შემთხვევაში, მათი ფიზიკა მიუთითებს ასე.
ამ ულტრამკვრივ ობიექტებს ულმობელი გრავიტაციული ველები აქვთ. მათში მატერია ჩაედინება და უკან ძალიან ცოტა ამოედინება. ისინი კოსმოსს წერტილებივით ანაწევრებენ და თანდათან უფრო და უფრო იზრდებიან; თითქმის არაფერია ისეთი, რასაც მათი გარდაუვალობის შერყევა შეუძლია.
თუმცა, ეს სულაც არ ნიშნავს იმას, რომ შავი ხვრელები დაურღვეველია. თეორიულმა ფიზიკოსებმა ახლახან იპოვეს შავი ხვრელის დაშლის მეთოდი, რომელიც თავად ამ ობიექტებზე უცნაურიც კი არის.
პორტუგალიის ავეირუს უნივერსიტეტის მკვლევართა განცხადებით, არ არის გამორიცხული, შავ ხვრელს შეეძლოს, საკუთარი „თმიდან“ გარეთ გამოიტყორცნოს, მის ადგილას კი სრულად ფუნქციონირებადი ბოზონური ვარსკვლავი დარჩეს.
„ალბათ ყველაზე გამორჩეული შედეგი ისაა, რომ ვიპოვეთ ახალი გზა, რომელშიც თმიანი შავი ხვრელი შეიძლება დაიშალოს. ერთ-ერთ სცენარში, რომელსაც „რღვევას“ ვუწოდებთ, არც შავი ხვრელი და არც მისი გარემომცველი სკალარული სტრუქტურა არ ნადგურდება. ამის ნაცვლად, კომპოზიტი ობიექტი ორ ცალკეულ სიცოცხლისუნარიან ობიექტად იყოფა: უთმო შავ ხვრელად და სკალარული მატერიის თვითგრავიტაციული გროვად — ბოზონური ვარსკვლავად“, — აღნიშნავენ მკვლევრები.
ამ პროცესში ძალიან ბევრი რამ ხდება.
დავიწყოთ შავი ხვრელებით. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ფიზიკაში ერთ-ერთი ყველაზე ექსტრემალური ობიექტებია, სტანდარტულ ზოგად ფარდობითობაში, შავი ხვრელები სინამდვილეში საკმაოდ მარტივია — მას შემდეგ, რაც გაჩნდებიან, მხოლოდ რამდენიმე პარამეტრია მათი ქცევის აღსაწერად — მაგალითად, ბრუნვა და მასა.
თუმცა, ეს იმას არ ნიშნავს, რომ მხოლოდ ეს პარამეტრები არსებობს. სინამდვილეში, არ ვიცით, სხვა რა პარამეტრები შეიძლება იმალებოდეს შავი ხვრელის სივრცეში, მაგრამ მათემატიკა ფიზიკოსებს რამდენიმე მართლაც უცნაური შესაძლებლობის კვლევის საშუალებას აძლევს.
სწორედ ამ დამატებით მახასიათებლებს უწოდებენ „თმებს“ და ამგვარი „თმის“ ერთ-ერთ სახეობას შეუძლია სკალარული ველის სახე მიიღოს.
ფიზიკოსებს საფუძვლიანი მიზეზები აქვთ ასეთი უცნაური კონფიგურაციების შესაქმნელად. შავი ხვრელები სამყაროს ერთ-ერთი ყველაზე ექსტრემალური ბუნებრივი „ლაბორატორიებია“, მკვლევრებს პოტენციურად სთავაზობს მატერიის ფორმებისა და ველების შესწავლის საშუალებას, რომელთა დაფიქსირებაც სხვა მხრივ რთულია.
თუ შავი ხვრელი რაიმე სახის ეგზოტიკურ „თმას“ შეინარჩუნებდა, მისმა შესწავლამ უნდა შემოგვთავაზოს მინიშნებები ამჟამად ჩვენთვის ცნობილი ნაწილაკებისა და ველების მიღმაც.
სკალარული ველი შეიძლება წარმოვიდგინოთ როგორც უხილავი გარემო, რომელიც სივრცეს ავსებს. ნაწილაკების თვალსაზრისით, მისი აღწერა ასევე შესაძლებელია როგორც ნაწილაკთა ერთობლიობა, რომელიც არ ბრუნავს.
ზოგიერთი მოდელით, ეს ველი შავი ხვრელის გარშემო შეიძლება გაერთიანდეს რაღაც ღრუბლის სახით, მაგრამ არა აუცილებლად ფაფუკი ან ჰაეროვანი ღრუბლის. მას შეუძლია შეადგინოს მთლიანი სისტემის მასის მნიშვნელოვანი წილი და წარმოქმნას საკუთარი ძლიერი გრავიტაციული ველი.
„ჩვეულებრივ შეიძლება ელოდე, რომ ასეთი მატერია უბრალოდ შავ ხვრელში ჩაედინება. თუმცა, ასეთ გადაწყვეტილებებში არსებობს რეზონანსის განსაკუთრებული მექანიზმი, რომელიც ამ სკალარულ ველს და შავი ხვრელის ჰორიზონტს წონასწორობას უნარჩუნებს. მნიშვნელოვანი პასუხგაუცემელი კითხვაა, იყო თუ არა ეს წონასწორობა მართლაც სტაბილური მას შემდეგ, რაც დაიშვებოდა ზოგადი შეშფოთებები. ჩვენი სიმულაციები აჩვენებს, რომ ჩვენ მიერ შესწავლილ კონფიგურაციებში ასე არაა“, — წერენ მკვლევრები.
თავდაპირველი სიმულაციები მიუთითებდა, რომ ასეთი თმიანი შავი ხვრელები სტაბილური უნდა ყოფილიყო, მაგრამ ამ სიმულაციებში დაშვებული იყო სფერული სიმეტრია.
მიუხედავად იმისა, რომ შავი ხვრელი სამ განზომილებაში არსებობდა, ყველაფერი, რაც ერთ მიმართულებაში ხდებოდა, ზუსტად ისევე უნდა მომხდარიყო ყველა სხვა მიმართულებაშიც. ეს გამოთვლებს მნიშვნელოვნად ამარტივებს, მაგრამ ხელს უშლის სისტემის დისბალანსს.
მოგვიანებით ჩატარებულმა კვლევებმა, რომლებიც არასფერულ დინამიკას უშვებდა, ერთ-ერთ მოდელში არამდგრადობა გამოავლინა. კვლევის ავტორს, ჟოზე ფერეირას და მის კოლეგებს სურდათ გაერკვიათ, ეს არასტაბილურობა კონკრეტული მოდელის თავისებურება იყო, თუ ამ თმიან შავ ხვრელთა უფრო ფართოდ გავრცელებული მახასიათებელი — და რა ხდებოდა საბოლოოდ ამ არასტაბილურობის ზრდისას.
„თმიანი“ შავი ხვრელების რამდენიმე სხვადასხვა კონფიგურაციის დროში თვალყურის სადევნებლად, მათ ციფრული სიმულაციები გამოიყენეს, რაც სისტემებს საშუალებას აძლევდა, სხვადასხვა მიმართულებით განსხვავებულად განვითარებულიყვნენ.
თუმცა, არის თავსატეხის კიდევ ერთი ნაწილი. შესაფერის გარემო პირობებში, შავი ხვრელის გარშემო არსებული სკალარული ველი საკუთარ თავს თავისივე გრავიტაციით ინარჩუნებს, წარმოქმნის ჰიპოთეტურ, უჰორიზონტო, გამჭვირვალე ობიექტს, რომელსაც ბოზონურ ვარსკვლავს უწოდებენ (იგივე ეგზოტიკური ვარსკვლავი).
შეგიძლიათ ეს სისტემა წარმოიდგინოთ როგორც ერთმანეთთან დაკავშირებული ორი კომპონენტი, რომლებსაც დამოუკიდებლად არსებობაც შეუძლიათ.
მკვლევართა შედეგები ორ შესაძლო გამოსავალად გაიყო.
პირველი, რომელსაც მკვლევრები „შთანთქმას“ უწოდებენ, ალბათ ისაა, რასაც ელოდით. არასტაბილურობა თმიანი შავი ხვრელის დელიკატური წონასწორობის კოლაფსს იწვევს. შავი ხვრელი ანადგურებს მიმდებარე სკალარულ ველს და რჩება მხოლოდ უთმო, „მელოტი“ შავი ხვრელი.
მეორე სცენარს მკვლევრებმა „რღვევა“ უწოდეს და სწორედ აქ ხდება ყველაფერი წარმოუდგენლად უცნაური.
„შავი ხვრელი და სკალარული კონფიგურაცია ერთმანეთთან დაკავშირებულია გრავიტაციულ მიზიდულობასა და ელექტრომაგნიტურ განზიდვას შორის არსებული დაპირისპირების მეშვეობით. რღვევის რეჟიმში, სიმეტრიული კონფიგურაცია, რომელშიც შავი ხვრელი ზუსტად ბოზონური ვარსკვლავის ცენტრში მდებარეობს, არამდგრადი წონასწორობაა. სასარგებლო ანალოგიაა მთის ყველაზე მაღალ წერტილზე წონასწორობაში მყოფი ბურთი. ის შეიძლება იქ დარჩეს, თუ ზუსტად სწორ პოზიციაშია მოთავსებული, მაგრამ უმცირესი ბიძგიც კი აიძულებს, ადგილიდან დაიძრას“, — განმარტავენ მკვლევრები.
სწორედ ამას დააკვირდნენ ისინი. მცირე შეშფოთებაც კი საკმარისი იყო, რომ შავი ხვრელი ადგილიდან გადახრილიყო. წონასწორობაში დაბრუნების ნაცვლად, ის ამას თანდათან უფრო შორდებოდა და საბოლოოდ, სკალარული ველიდან ფერიმჭამელასავით ამოვარდა.
ველი ერთიანი დარჩა და ბოზონურ ვარსკვლავად განაგრძო არსებობა, მაშინ როდესაც უკვე „მელოტი“ შავი ხვრელი თავის გზას გაუდგა.
თუ რა ბედი ელოდა „თმიან“ შავ ხვრელს, როგორც ჩანს, ნაწილობრივ მაინც იმაზე იყო დამოკიდებული, თუ რამდენად კომპაქტური იყო მისი სკალარული „თმა“. უფრო კომპაქტური კონფიგურაციები შთანთქმისკენ იხრებოდა, ხოლო უფრო დიდი სტრუქტურები დაშლისადმი იყო მიდრეკილი.
ეს ტენდენცია შენარჩუნდა ორი სხვადასხვა სკალარული პოტენციალის შემთხვევაში.
ეს არ ნიშნავს, რომ სამყაროში ბოზონი ვარსკვლავებიდან ამჟამად ქაოსურად და მასობრივად ხტებიან შავი ხვრელები. თუნდაც იმიტომ, რომ ბოზონური ვარსკვლავები ჯერ კიდევ მკაფიოდ „ჰიპოთეტურ“ კატეგორიას განეკუთვნება.
ამასთანავე, მკვლევრები აღნიშნავენ, რომ ეს კონკრეტული მოდელი უმთავრესად ე. წ. „სათამაშო მოდელია“ და არა ასტროფიზიკური შავი ხვრელების რეალისტური მოდელი.
„ეს მექანიზმი ჩვეულებრივ ელექტრულ მუხტს ეფუძნება, მაშინ როდესაც ასტროფიზიკური შავი ხვრელები, სავარაუდოდ, ძალიან მცირე ჯამურ ელექტრულ მუხტს ატარებენ. შესაბამისად, ჩვენ არ ვამტკიცებთ, რომ აქ სიმულირებული კონკრეტული ობიექტები, სავარაუდოდ, ასტროფიზიკური ობიექტებია. უფრო მეტიც, ჩვენ მიერ გამოვლენილი მექანიზმი შესაძლოა მიუთითებდეს უფრო ფართო მოვლენაზე, რომელიც შეიძლება უფრო რეალისტურ მოდელებშიც ვლინდებოდეს“, — აღნიშნავენ მკვლევრები.
ერთ-ერთი შესაძლებლობა, რომლის შესწავლაც მკვლევრებს სურთ, არის ის, შეიძლება თუ არა, თმიანი შავი ხვრელების სხვა მოდელებში ბრუნვამ ელექტრული მუხტის მსგავსი როლი შეასრულოს.
და თუ ამ არამდგრადობის ასტროფიზიკურად სარწმუნო ვერსია მართლაც არსებობს, შესაძლოა, ის სრულიად უხილავი არ იყოს.
„ამ ტიპის ძალადობრივი სიმეტრიის დარღვევის პროცესი უნდა წარმოქმნიდეს დამახასიათებელ გრავიტაციულ-ტალღურ სიგნალს. კერძოდ, დაშლის შემთხვევაში, დინამიკა ძალიან განსხვავდება ისეთი ნაცნობი პროცესებისგან, როგორიცაა ორი შავი ხვრელის შერწყმა, ამიტომ ტალღის ფორმას უნდა ჰქონდეს გამორჩეული თვისებები. იმის ზუსტად დადგენა, თუ როგორია აღნიშნული ტალღური ფორმები და შესაძლებელია თუ არა მათი რეალისტურად აღმოჩენა და სხვა წყაროებისგან გარჩევა, დამატებით, მიზნობრივ კვლევას მოითხოვს. ჩვენ ამას სამომავლო საქმიანობისთვის განსაკუთრებით საინტერესო მიმართულებად მივიჩნევთ“, — წერენ მკვლევრები.
კვლევა Physical Review D-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.