Гравастар
Гравастар (англ. gravastar) — гипотетический астрофизический объект, предложенный в качестве теоретической альтернативы черной дыры, теорию гравастара разработали Эмиль Моттола из Национальной лаборатории в Нью-Мексико и Пауль Мазур из Университета Штата Южная Каролина[1]. Сам термин «гравастар» является акронимом английских слов, означающих «звезда гравитационного вакуума» (англ. GRAvitational VAcuum STAR)[2]. При разработке первых теорий чёрных дыр ещё не были известны фундаментальные физические ограничения, такие как планковская длина и планковское время, поэтому теория гравастара является попыткой своего рода «модернизации» теории чёрных дыр путём включения в неё квантовомеханических эффектов.
Содержание
Структура
Теория гравастара основывается на общей теории относительности Эйнштейна и использует также универсальное понятие «наименьшей длины», существующей в квантовой механике. Эта величина известна как планковская длина — естественная единица длины, поскольку в неё входят только фундаментальные константы: скорость света, постоянная Планка и гравитационная постоянная.
Планковская длина равна:
где:
- ħ — постоянная Дирака (h/2π);
- G — гравитационная постоянная;
- c — скорость света в вакууме.
Согласно квантовой теории, объекты с размерами меньше, чем планковская длина, в принципе ненаблюдаемы. Это имеет большое значение для структуры гравастара, поскольку из общей теории относительности следует, что вокруг гравастара очень большой массы имеется область, «неизмеряемая» для внешней вселенной, так как в этой области из-за синего смещения длины волны света приближается по величине, а затем становится меньше планковской длины. Эта область получила название «гравитационный вакуум».
Мазур и Моттола предположили, что за пределами этой области будет находиться очень плотная форма материи, конденсат Бозе-Эйнштейна. В лабораторных условиях можно бозоны охладить до температур, близких к абсолютному нулю. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Для внешнего наблюдателя ядро гравастара будет приближаться по свойствам к конденсату Бозе-Эйнштейна, и его можно наблюдать только благодаря излучению Хокинга. Обнаружение чёрные дыр возможно лишь при астрономических наблюдениях в рентгеновском диапазоне, таким же путём могут быть обнаружены и гравастары.
Мазур и Моттола предположили, что искусственное создание гравастара может объяснить происхождения нашей Вселенной и многих других вселенных, потому что вся материя, выходя из коллапсирующей звезды, будет проходить сквозь центральное отверстие в новое измерение, после чего вечно расширяться, в соответствии с современными теориями Большого взрыва. Это «новое измерение» оказывает внешнее давление на слой конденсата Бозе-Эйнштейна и защищает его от дальнейшего разрушения.
Модель гравастара может послужить инструментом для описания, как тёмная энергия ускоряет расширение Вселенной. Один из возможных вариантов теории гравастара использует излучение Хокинга как средство обмена энергией между «материнской» и «порождённой» Вселенными, но эта точка зрения вызывает большие разногласия в научном сообществе.
Формирование гравастара также может помочь объяснить возникновение внезапных и интенсивных всплесков гамма-излучения.
Сравнение с чёрными дырами
Теория гравастара призвана разрешить разногласия между приверженцами теории чёрных дыр и фундаментальной физикой, устранив очевидные противоречия за счёт использования аппарата квантовой физики[6].
Горизонт событий
В гравастаре горизонт событий не является чётко определенной поверхностью. Каждое значение длины волны света имеет свой «горизонт событий», внутри которого наблюдатель в плоском пространстве-времени никогда не сможет измерить эту длину волны из-за гравитационного красного смещения.
Динамическая устойчивость гравастара
Есть точка зрения, что при определенных условиях гравастар, равно как и «классическая» чёрная дыра не являются стабильными, если они вращаются[7]. В некоторых работах показано, что вращающийся гравастар может быть стабильным при определённой угловой скорости, толщине оболочки и компактности. Также возможно, что некоторые гравастары могут быть физически стабильным в течение сроков космологического масштаба[8]. Как показано в других теоретических исследованиях, обоснование возможности существования гравастара не исключает возможности существование черных дыр[9].
См. также
Напишите отзыв о статье "Гравастар"
Примечания
- ↑ [www.membrana.ru/particle/207 Чёрные дыры затягивают американских учёных]
- ↑ [www.lanl.gov/news/releases/archive/02-035.shtml Los Alamos researcher says 'black holes' aren't holes at all]. Los Alamos National Laboratory. Проверено 10 апреля 2014. [web.archive.org/web/20061213095149/www.lanl.gov/news/releases/archive/02-035.shtml Архивировано из первоисточника 13 декабря 2006].
- ↑ В скобках указано стандартное отклонение. Таким образом, значение планковской длины можно представить в следующих формах:
<math> \ell_P</math> ≈ 1,616199(97) · 10−35 м =
= (1,616199 ± 0,000097) · 10−35 м =
= [1,616102 ÷ 1,616296] · 10−35 м - ↑ NIST, «[physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkl Planck length]» (англ.), [physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html NIST’s published] CODATA constants
- ↑ [physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants — Complete Listing]
- ↑ Stenger, Richard. [edition.cnn.com/2002/TECH/space/01/22/gravastars/index.html Is black hole theory full of hot air?], CNN.com (22 January 2002). Проверено 10 апреля 2014.
- ↑ Vitor Cardoso; Paolo Pani; Mariano Cadoni & Marco Cavaglia (2007), "Ergoregion instability of ultra-compact astrophysical objects", arΧiv:[www.arxiv.org/abs/0709.0532 0709.0532] [gr-qc]
- ↑ Chirenti, Cecilia (October 2008). «[pubman.mpdl.mpg.de/pubman/item/escidoc:52853:2/component/escidoc:52854/PRD78-084011.pdf Ergoregion instability in rotating gravastars]». Physical Review D 78 (8). arXiv:0808.4080. DOI:10.1103/PhysRevD.78.084011. . Проверено 10 April 2014.
- ↑ Rocha; Miguelote; Chan; da Silva; Santos & Anzhong Wang (2008), "Bounded excursion stable gravastars and black holes", arΧiv:[www.arxiv.org/abs/0803.4200 0803.4200] [gr-qc]
Литература
- Camenzind Max. Compact objects in astrophysics white dwarfs, neutron stars and black holes.. — Berlin: Springer. — P. 442–445. — ISBN 9783540499121.
- George Chapline. [www.nature.com/news/2005/050328/full/050328-8.html Black holes 'do not exist'], Nature News (28 марта 2005).
- Mazur & Emil Mottola (2001), "Gravitational Condensate Stars: An Alternative to Black Holes", arΧiv:[www.arxiv.org/abs/gr-qc/0109035 gr-qc/0109035] [gr-qc]
- Visser, Matt; Wiltshire, David L. [www.fc.up.pt/pessoas/luis.beca/phisky/PhiSky%20Wiltshire.pdf Stable gravastars — an alternative to black holes?] (PDF). Проверено 2 октября 2004.
- Zanotti Luciano Rezzolla, Olindo. Relativistic hydrodynamics. — 1. publ.. — Oxford: Oxford University Press. — P. 599–603. — ISBN 9780198528906.
Ссылки
- [arxiv.org/find/grp_physics/1/abs:+gravastar/0/1/0/all/0/1 Papers about gravastars on gr-qc]
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Гравастар
Князю Василью и Анатолю были отведены отдельные комнаты.Анатоль сидел, сняв камзол и подпершись руками в бока, перед столом, на угол которого он, улыбаясь, пристально и рассеянно устремил свои прекрасные большие глаза. На всю жизнь свою он смотрел как на непрерывное увеселение, которое кто то такой почему то обязался устроить для него. Так же и теперь он смотрел на свою поездку к злому старику и к богатой уродливой наследнице. Всё это могло выйти, по его предположению, очень хорошо и забавно. А отчего же не жениться, коли она очень богата? Это никогда не мешает, думал Анатоль.
Он выбрился, надушился с тщательностью и щегольством, сделавшимися его привычкою, и с прирожденным ему добродушно победительным выражением, высоко неся красивую голову, вошел в комнату к отцу. Около князя Василья хлопотали его два камердинера, одевая его; он сам оживленно оглядывался вокруг себя и весело кивнул входившему сыну, как будто он говорил: «Так, таким мне тебя и надо!»
– Нет, без шуток, батюшка, она очень уродлива? А? – спросил он, как бы продолжая разговор, не раз веденный во время путешествия.
– Полно. Глупости! Главное дело – старайся быть почтителен и благоразумен с старым князем.
– Ежели он будет браниться, я уйду, – сказал Анатоль. – Я этих стариков терпеть не могу. А?
– Помни, что для тебя от этого зависит всё.
В это время в девичьей не только был известен приезд министра с сыном, но внешний вид их обоих был уже подробно описан. Княжна Марья сидела одна в своей комнате и тщетно пыталась преодолеть свое внутреннее волнение.
«Зачем они писали, зачем Лиза говорила мне про это? Ведь этого не может быть! – говорила она себе, взглядывая в зеркало. – Как я выйду в гостиную? Ежели бы он даже мне понравился, я бы не могла быть теперь с ним сама собою». Одна мысль о взгляде ее отца приводила ее в ужас.
Маленькая княгиня и m lle Bourienne получили уже все нужные сведения от горничной Маши о том, какой румяный, чернобровый красавец был министерский сын, и о том, как папенька их насилу ноги проволок на лестницу, а он, как орел, шагая по три ступеньки, пробежал зa ним. Получив эти сведения, маленькая княгиня с m lle Bourienne,еще из коридора слышные своими оживленно переговаривавшими голосами, вошли в комнату княжны.
– Ils sont arrives, Marieie, [Они приехали, Мари,] вы знаете? – сказала маленькая княгиня, переваливаясь своим животом и тяжело опускаясь на кресло.
Она уже не была в той блузе, в которой сидела поутру, а на ней было одно из лучших ее платьев; голова ее была тщательно убрана, и на лице ее было оживление, не скрывавшее, однако, опустившихся и помертвевших очертаний лица. В том наряде, в котором она бывала обыкновенно в обществах в Петербурге, еще заметнее было, как много она подурнела. На m lle Bourienne тоже появилось уже незаметно какое то усовершенствование наряда, которое придавало ее хорошенькому, свеженькому лицу еще более привлекательности.
– Eh bien, et vous restez comme vous etes, chere princesse? – заговорила она. – On va venir annoncer, que ces messieurs sont au salon; il faudra descendre, et vous ne faites pas un petit brin de toilette! [Ну, а вы остаетесь, в чем были, княжна? Сейчас придут сказать, что они вышли. Надо будет итти вниз, а вы хоть бы чуть чуть принарядились!]
Маленькая княгиня поднялась с кресла, позвонила горничную и поспешно и весело принялась придумывать наряд для княжны Марьи и приводить его в исполнение. Княжна Марья чувствовала себя оскорбленной в чувстве собственного достоинства тем, что приезд обещанного ей жениха волновал ее, и еще более она была оскорблена тем, что обе ее подруги и не предполагали, чтобы это могло быть иначе. Сказать им, как ей совестно было за себя и за них, это значило выдать свое волнение; кроме того отказаться от наряжения, которое предлагали ей, повело бы к продолжительным шуткам и настаиваниям. Она вспыхнула, прекрасные глаза ее потухли, лицо ее покрылось пятнами и с тем некрасивым выражением жертвы, чаще всего останавливающемся на ее лице, она отдалась во власть m lle Bourienne и Лизы. Обе женщины заботились совершенно искренно о том, чтобы сделать ее красивой. Она была так дурна, что ни одной из них не могла притти мысль о соперничестве с нею; поэтому они совершенно искренно, с тем наивным и твердым убеждением женщин, что наряд может сделать лицо красивым, принялись за ее одеванье.
– Нет, право, ma bonne amie, [мой добрый друг,] это платье нехорошо, – говорила Лиза, издалека боком взглядывая на княжну. – Вели подать, у тебя там есть масака. Право! Что ж, ведь это, может быть, судьба жизни решается. А это слишком светло, нехорошо, нет, нехорошо!
Нехорошо было не платье, но лицо и вся фигура княжны, но этого не чувствовали m lle Bourienne и маленькая княгиня; им все казалось, что ежели приложить голубую ленту к волосам, зачесанным кверху, и спустить голубой шарф с коричневого платья и т. п., то всё будет хорошо. Они забывали, что испуганное лицо и фигуру нельзя было изменить, и потому, как они ни видоизменяли раму и украшение этого лица, само лицо оставалось жалко и некрасиво. После двух или трех перемен, которым покорно подчинялась княжна Марья, в ту минуту, как она была зачесана кверху (прическа, совершенно изменявшая и портившая ее лицо), в голубом шарфе и масака нарядном платье, маленькая княгиня раза два обошла кругом нее, маленькой ручкой оправила тут складку платья, там подернула шарф и посмотрела, склонив голову, то с той, то с другой стороны.
– Нет, это нельзя, – сказала она решительно, всплеснув руками. – Non, Marie, decidement ca ne vous va pas. Je vous aime mieux dans votre petite robe grise de tous les jours. Non, de grace, faites cela pour moi. [Нет, Мари, решительно это не идет к вам. Я вас лучше люблю в вашем сереньком ежедневном платьице: пожалуйста, сделайте это для меня.] Катя, – сказала она горничной, – принеси княжне серенькое платье, и посмотрите, m lle Bourienne, как я это устрою, – сказала она с улыбкой предвкушения артистической радости.
Но когда Катя принесла требуемое платье, княжна Марья неподвижно всё сидела перед зеркалом, глядя на свое лицо, и в зеркале увидала, что в глазах ее стоят слезы, и что рот ее дрожит, приготовляясь к рыданиям.
– Voyons, chere princesse, – сказала m lle Bourienne, – encore un petit effort. [Ну, княжна, еще маленькое усилие.]
Маленькая княгиня, взяв платье из рук горничной, подходила к княжне Марье.
– Нет, теперь мы это сделаем просто, мило, – говорила она.
Голоса ее, m lle Bourienne и Кати, которая о чем то засмеялась, сливались в веселое лепетанье, похожее на пение птиц.
– Non, laissez moi, [Нет, оставьте меня,] – сказала княжна.
И голос ее звучал такой серьезностью и страданием, что лепетанье птиц тотчас же замолкло. Они посмотрели на большие, прекрасные глаза, полные слез и мысли, ясно и умоляюще смотревшие на них, и поняли, что настаивать бесполезно и даже жестоко.
