Повече от три десетилетия астрофизиците не успяваха да докажат теорията за образуването на черни дупки без мащабни звездни катаклизми, докато ново проучване най-накрая не обясни този процес с математическа формула за колапса на пространствено-времевите кристали.
Произход на черните дупки
Според традиционната астрофизика, черните дупки се раждат от експлозиите на масивни звезди (свръхнови). Ново проучване обаче предполага, че поне някои черни дупки може да са се образували при много по-спокойни условия – в гънките на необичайни „пространствено-времеви кристали. Изданието Gizmodo пише за математически пробив, който може да промени разбирането ни за еволюцията на Вселената .
Според общата теория на относителността на Алберт Айнщайн, гравитацията е изкривяване на пространство-времето. Този ефект е ясно видим в случая на свръхмасивни обекти (като например феномена на гравитационно лещиране). Въпреки това, както посочва Кристиан Екер, водещият автор на изследването и теоретичен физик в университета „Гьоте“ в Германия, „по-ниските маси също създават изкривяване на пространство-времето, само че в по-малка степен“.
Прочетете също: Може да се превърне в черна дупка: Звезда 1540 пъти по-голяма от Слънцето е на ръба на колапс
Във физиката дори най-малките промени могат да предизвикат глобални промени. Още през 1993 г. симулации от канадския физик Матю Чоптуик показаха, че при определени условия кривината на пространство-времето може да се самоорганизира в отчетлив, повтарящ се модел с така наречените пространствено-времеви кристали. Досега учените не успяваха да опишат математически процеса на колапс на този кристал. Сега екип от теоретици успя да намери аналитично решение.
„В зависимост от желаната точност, можем систематично да подобрим формулите си, използвайки допълнителни методи за апроксимация“, обяснява съавторът на изследването, теоретичният физик Флориан Екер от Виенския технологичен университет.
Какво е критичен колапс?
Процесът, чрез който пространство-времето се организира в кристална структура, се нарича критичен колапс и учените смятат, че такива състояния са съществували в ранната вселена, веднага след Големия взрив.
Съавторът на изследването Даниел Грумилер нарича този пространствено-времеви кристал „изключително специфичен и завладяващ обект“. Това е несигурна точка на равновесие, която има два възможни пътя: кристалът може просто да се разтвори, без да остави следа; най-малката добавена „капка“ енергия може мигновено да задейства образуването на черна дупка.
Прочетете също: Частица от черна дупка се сблъска със Земята - какво откриха учените
Тази хипотеза е коренно различна от обичайните модели на експлозии на свръхнови. Тя обяснява как относително малки, така наречени първични черни дупки биха могли да се образуват в ранната Вселена.
Развитие на теорията за кристалния колапс
Въпреки че новата формула предоставя математическа проверка на хипотезата на Чоптуик, изследователите подчертават, че засега работата им остава в сферата на теоретичната многомерна физика. Следващата стъпка за учените ще бъде да адаптират тези изчисления към по-малко измерения, така че те да отразяват по-точно физическата реалност на наблюдаемата Вселена.
Ако астрофизиците могат да потвърдят тази концепция с емпирични наблюдения, това би било голям пробив в астрономията на черните дупки, окончателно доказвайки, че най-мистериозните обекти в космоса могат да се образуват без звездни катаклизми.
Междувременно учените откриха черна дупка, която е „възкръснала“ след 100 милиона години „сън“. Анализът на радиоизлъчванията показа, че черната дупка някога е изхвърляла гигантски струи плазма стотици хиляди светлинни години в космоса, преди внезапно да замлъкне в далечното пространство.
Тази гигантска дупка се намира в центъра на гигантска галактика, излъчваща изключително мощни радиовълни. Гигантска галактика има големи, пухкави плазмени венчелистчета. Те показват, че тук е имало активни струи преди около 240 милиона години. Но учените са открили, че вътре в тези венчелистчета има по-малки и по-ярки плазмени струи, които са само на 140 милиона години.
Това предполага, че активното галактическо ядро (AGN), централната област, в която се намира свръхмасивната черна дупка на галактиката, е възобновило активността си след период на затишие.
Учените споделят, че това зашеметяващо наслояване на млади струи в по-стари, изчерпани лобове е отличителен белег на епизодична активна ядрена галактика (АЯГ). Те допълват, че става въпрос за галактика, чийто централен двигател постоянно се включва и изключва в космически времеви мащаби.
Прочетете също: Черната дупка, която разбива теориите: Учените разгадаха мистерията на най-ярката галактика
