Zespół fizyków teoretycznych odkrył dziwną strukturę w czasoprzestrzeni, która dla obserwatora z zewnątrz wyglądałaby dokładnie jak czarna dziura, ale po bliższym przyjrzeniu się byłaby czym innym: byłyby to defekty w samej strukturze wszechświata.

Ogólna teoria względności Einsteina przewiduje istnienie czarnych dziur, które powstają, gdy zapadają się gigantyczne gwiazdy. Ale ta sama teoria przewiduje, że ich centra są osobliwościami, które są punktami o nieskończonej gęstości. Ponieważ wiemy, że nieskończone gęstości nie mogą faktycznie występować we wszechświecie, traktujemy to jako znak, że teoria Einsteina jest niekompletna. Ale po prawie stuleciu poszukiwań rozszerzeń nie potwierdziliśmy jeszcze lepszej teorii grawitacji.

Ale mamy kandydatów, w tym teorię strun. W teorii strun wszystkie cząstki wszechświata są w rzeczywistości mikroskopijnymi wibrującymi pętlami struny. Aby wspierać szeroką gamę cząstek i sił, które obserwujemy we wszechświecie, te struny nie mogą po prostu wibrować w naszych trzech wymiarach przestrzennych. Zamiast tego muszą istnieć dodatkowe wymiary przestrzenne, które są zwinięte w rozmaitości tak małe, że umykają codziennej uwadze i eksperymentom.

Usuń wszystkie reklamy z Universe Today

Warto przeczytać!  Wirus COVID znaleziony u „typowych zwierząt na podwórku” w USA

Dołącz do naszego Patreona za jedyne 3 USD!

Korzystaj do końca życia bez reklam

Ta egzotyczna struktura w czasoprzestrzeni dała zespołowi badaczy narzędzia potrzebne do zidentyfikowania nowej klasy obiektów, czegoś, co nazywają topologicznym solitonem. W swojej analizie odkryli, że te topologiczne solitony są stabilnymi defektami w samej czasoprzestrzeni. Do istnienia nie wymagają żadnej materii ani innych sił – są tak naturalne dla struktury czasoprzestrzeni, jak pęknięcia w lodzie.

Naukowcy badali te solitony, badając zachowanie światła przechodzącego w ich pobliżu. Ponieważ są to obiekty o ekstremalnej czasoprzestrzeni, zakrzywiają wokół siebie przestrzeń i czas, co wpływa na tor światła. Dla odległego obserwatora te solitony wyglądałyby dokładnie tak, jak przewidujemy pojawienie się czarnych dziur. Mieliby cienie, pierścienie światła, dzieła. Obrazy pochodzące z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń i wykryte sygnatury fal grawitacyjnych zachowywałyby się tak samo.

Dopiero gdy się zbliżysz, zdasz sobie sprawę, że nie patrzysz na czarną dziurę. Jedną z kluczowych cech czarnej dziury jest jej horyzont zdarzeń, wyimaginowana powierzchnia, z której po przekroczeniu nie można się wydostać. Solitony topologiczne, ponieważ nie są osobliwościami, nie mają horyzontów zdarzeń. Możesz więc w zasadzie podejść do solitonu i trzymać go w dłoni, zakładając, że przeżyłeś spotkanie.

Te solitony topologiczne są niewiarygodnie hipotetycznymi obiektami, opartymi na naszym rozumieniu teorii strun, która nie została jeszcze udowodniona jako realna aktualizacja naszego rozumienia fizyki. Jednak te egzotyczne obiekty służą jako ważne badania testowe. Jeśli naukowcom uda się odkryć ważną obserwacyjną różnicę między solitonami topologicznymi a tradycyjnymi czarnymi dziurami, może to utorować drogę do znalezienia sposobu na przetestowanie samej teorii strun.