Նախընտրելի
Սև խոռոչները Տիեզերքի ամենաառեղծվածային օբյեկտներից են, սակայն երկու նոր հետազոտություններ մեզ ավելի են մոտեցնում դրանց բացահայտմանը: Աստղագետների միջազգային թիմը NASA-ի IXPE աստղադիտարանի օգնությամբ պարզել է, թե ինչպես են բլազարներում գտնվող սև խոռոչները առաջացնում ռենտգենային ճառագայթում, մինչդեռ Ստեֆանո Լիբերատիի գլխավորությամբ ֆիզիկոսներն առաջարկել են սև խոռոչների մոդելներ՝ առանց սինգուլյարության: Այս աշխատանքները լուծում են երկարամյա վեճեր և ճանապարհ են բացում դեպի գրավիտացիայի քվանտային տեսություն: Պատմում ենք, թե ինչ են պարզել գիտնականները և ինչպես է դա փոխելու մեր պատկերացումները տիեզերքի մասին:
Ռենտգենային ճառագայթում. էլեկտրոններ, ոչ թե պրոտոններ
Բլազարները ակտիվ գալակտիկական միջուկներ են, որոնց ջեթերը (գրեթե լույսի արագությամբ արտանետվող նյութի հոսքեր) ուղղված են դեպի Երկիր: Դրանցից մեկը՝ BL Lacertae-ն, որը գտնվում է Մողես համաստեղությունում (մեզանից 1400 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա), դարձել է IXPE ռենտգենային աստղադիտարանի հետազոտության օբյեկտ: 2023 թվականի նոյեմբերին գիտնականները արձանագրել են ջեթի օպտիկական բևեռացման ռեկորդային մակարդակ՝ 47.5%, սակայն ռենտգենային բևեռացումը կազմել է ընդամենը 7.6%:
Սա օգնել է լուծել սև խոռոչների ռենտգենային ճառագայթման բնույթի վերաբերյալ վեճը: Տասնամյակներ շարունակ մրցակցել են երկու վարկածներ.
- Պրոտոնային մոդել. ռենտգենային ճառագայթները առաջանում են ջեթի մագնիսական դաշտում արագացված պրոտոնների կողմից:
- Էլեկտրոնային մոդել. ճառագայթումն առաջանում է Կոմպտոնի ցրումից, երբ գրեթե լույսի արագությամբ շարժվող էլեկտրոնները բախվում են ֆոտոններին՝ նրանց էներգիա փոխանցելով:
IXPE-ի տվյալները հաստատել են երկրորդ վարկածը: Ռենտգենային բևեռացման ցածր մակարդակը վկայում է էլեկտրոնների խառնաշփոթ շարժման մասին, որը բնորոշ է Կոմպտոնի ցրմանը, այլ ոչ թե պրոտոնային ճառագայթման կարգավորված բնույթին: «Մենք վերջապես հասկացանք, թե ինչպես են բլազարներն առաջացնում ռենտգենային ճառագայթներ», — ասում է հետազոտության գլխավոր հեղինակ Իվան Ագուդոն: «Սա աստղաֆիզիկայի հիմնական առեղծվածներից մեկն էր»:
Գիտնականները պլանավորում են ուսումնասիրել այլ բլազարներ, օրինակ՝ Mrk 421-ը, որպեսզի ստուգեն, թե արդյոք այս մեխանիզմն ունիվերսալ է: Սա կարող է բացատրել, թե ինչպես են սև խոռոչները սնուցում Տիեզերքի ամենապայծառ օբյեկտները:
Սև խոռոչներ առանց սինգուլյարության. նոր ֆիզիկա
Երկրորդ աշխատանքը կասկածի տակ է դնում սև խոռոչների դասական պատկերը: Ըստ Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության տեսության, սև խոռոչի կենտրոնում գտնվում է սինգուլյարություն՝ անսահման խտության կետ, որտեղ ֆիզիկայի օրենքները դադարում են գործել: Սակայն Ստեֆանո Լիբերատիի թիմը Հիմնարար ֆիզիկայի միջազգային ինստիտուտից առաջարկել է մոդելներ, որոնք բացառում են այդ անոմալիան.
- Ստանդարտ սև խոռոչ. ունի իրադարձությունների հորիզոն և սինգուլյարություն, ինչպես կանխատեսում է ընդհանուր հարաբերականության տեսությունը:
- Կանոնավոր սև խոռոչ. ունի իրադարձությունների հորիզոն, սակայն սինգուլյարությունը փոխարինվում է վերջավոր խտությամբ տարածքով՝ շնորհիվ քվանտային էֆեկտների:
- Սև խոռոչի իմիտատոր. օբյեկտ, որն արտաքինից նման է սև խոռոչի, բայց չունի ո՛չ իրադարձությունների հորիզոն, ո՛չ սինգուլյարություն, օրինակ՝ հիպոթետիկ «գրավիտոնային կոնդենսատ»:
Այս մոդելները հիմնված են այն գաղափարի վրա, որ գրավիտացիայի քվանտային տեսությունը վերացնում է սինգուլյարությունը՝ փոխարինելով այն կայուն կառուցվածքով: Թեև ուղղակի ապացույցներ դեռ չկան, մոդելների տարբերությունները կարելի է հայտնաբերել անուղղակիորեն.
- Գրավիտացիոն ալիքներ. կանոնավոր սև խոռոչների կամ իմիտատորների միաձուլումները առաջացնում են եզակի ազդանշաններ, որոնք տարբերվում են ստանդարտներից, ինչպես ցույց են տվել LIGO-ի տվյալները 2015 թվականից:
- Լուսային պրոֆիլ. սև խոռոչի ստվերը, որը նկարահանվել է Event Horizon Telescope-ով 2019 և 2022 թվականներին M87*-ի և Աղեղնավոր A*-ի համար, կարող է ցույց տալ ընդհանուր հարաբերականության տեսությունից շեղումներ:
- Ակրեցիոն սկավառակներ. իմիտատորի վրա ընկնող նյութի պահվածքը տարբերվում է դասականից, ինչը կարելի է նկատել ռենտգենային սպեկտրներում (ինչպես BL Lacertae-ի դեպքում):
«Մենք կանգնած ենք նոր ֆիզիկայի շեմին», — ասում է Լիբերատին: «Եթե սինգուլյարություն չկա, դա կամուրջ է դեպի գրավիտացիայի քվանտային տեսություն, որը միավորում է Էյնշտեյնին և քվանտային մեխանիկան»:
Ինչու՞ է սա կարևոր
Երկու հայտնագործություններն էլ լուծում են հիմնարար հարցեր.
- Բլազարների ճառագայթում. ջեթերում Կոմպտոնի ցրման ընկալումը բացատրում է, թե ինչպես են միլիարդավոր արեգակների զանգված ունեցող սև խոռոչներն արտադրում էներգիա, որը գերազանցում է ամբողջ գալակտիկաների էներգիան: Սա առանցքային է ակտիվ միջուկների, օրինակ՝ կվազարների ուսումնասիրման համար:
- Սինգուլյարություն. սինգուլյարության վերացումը գրավիտացիայի տեսությունն ավելի ամբողջական է դարձնում՝ վերացնելով ընդհանուր հարաբերականության տեսության «կույր կետը»: Սա կարող է բացատրել, թե ինչ է տեղի ունենում սև խոռոչների ներսում և Մեծ պայթյունի պահին:
- Տիեզերական էվոլյուցիա. երկու հետազոտություններն էլ կապված են զանգվածեղ աստղերի ձևավորման հետ, որոնց պայթյունները ծնում են սև խոռոչներ, և էկզոմոլորակների ուսումնասիրության հետ, որտեղ գրավիտացիան առանցքային դեր է խաղում:
Ի՞նչ է սպասվում
Գիտնականները պլանավորում են.
- Դիտարկել այլ բլազարներ IXPE-ի և «Ջեյմս Ուեբ» աստղադիտակի միջոցով՝ ջեթերում էլեկտրոնների դերը հաստատելու համար:
- Օգտագործել Event Horizon Telescope-ը և ապագա Next Generation EHT-ը (թողարկումը՝ 2030-ականներին)՝ սև խոռոչների ստվերները նկարահանելու համար այնպիսի թույլտվությամբ, որ հնարավոր լինի տարբերակել մոդելները:
- Սուպերհաշվիչներով մոդելավորել սև խոռոչների իմիտատորների միաձուլումները՝ LIGO-Virgo-KAGRA-ի համար ազդանշաններ կանխատեսելու նպատակով:
Այս քայլերը կարող են հանգեցնել գրավիտացիայի քվանտային տեսության ստեղծմանը, որը կմիավորի բնության բոլոր ուժերը, ինչպես երազել են ֆիզիկոսները Էյնշտեյնի ժամանակներից:
Եզրակացություն
Սև խոռոչների ռենտգենային ճառագայթման բնույթի բացահայտումը և առանց սինգուլյարության մոդելների առաջարկը մեզ ավելի են մոտեցնում այս տիեզերական առեղծվածների բացահայտմանը: Այս հայտնագործությունները ոչ միայն բացատրում են, թե ինչպես են սև խոռոչները սնուցում Տիեզերքի ամենապայծառ օբյեկտները, այլև ճանապարհ են բացում դեպի գրավիտացիայի նոր տեսություն, որը կարող է միավորել ֆիզիկայի բոլոր ճյուղերը: Ի՞նչ եք կարծում, կարո՞ղ ենք մենք երբևէ ամբողջությամբ հասկանալ սև խոռոչները: Կիսվեք Ձեր կարծիքով:
