يمكن أن ينتهي الأمر بنجوم Gravastars، وهي بدائل افتراضية للثقوب السوداء، متداخلة داخل بعضها البعض مثل دمية ماتريوشكا الروسية - وفقًا لحسابات جديدة تجمع بين ميكانيكا الكم ونظرية النسبية العامة لأينشتاين. إذا كانت مثل هذه الأجسام الغريبة موجودة، فمن الممكن أن تكشف عن وجودها في إشارات موجات الجاذبية.

تتشكل الثقوب السوداء نتيجة انهيار جاذبية نجم كبير، أو ربما سحابة غازية، إلى منطقة صغيرة تكون فيها الجاذبية قوية جدًا بحيث لا يستطيع حتى الضوء الإفلات منها.

في عام 2001 الفيزيائيون المقيمون في الولايات المتحدة باول مازور و إميل موتولا وأظهر ذلك، من الناحية النظرية، يمكن أن يتشكل كائن آخر من مثل هذا الانهيار. لقد فعلوا ذلك من خلال الجمع بين معادلات أينشتاين للمجال - التي تصف كيفية تأثير المادة والطاقة على هندسة الزمكان - مع ميكانيكا الكم. وكشف تحليلهم أن التقلبات الكمومية يمكن أن تمنع تكوين متفردة للثقب الأسود خلال المراحل النهائية من انهيار الجاذبية، على الأقل من حيث المبدأ. وبدلا من ذلك، سيتشكل نوع جديد وغريب من الأجسام يسمى جرافاستار.

لا يوجد أفق الحدث

Gravastar هو انكماش نجم مكثف فراغ الجاذبية. في بعض النواحي، يشبه Gravastar الثقب الأسود. يتمتع كلاهما بمجالات جاذبية قوية للغاية ويمكنهما إصدار إشعاع هوكينج. ومع ذلك، لا يمتلك الجرافاستار نقطة تفرد في قلبه، ولا يوجد به أفق حدث يمكن أن يمر بعده الضوء والمادة والمعلومات ولكن لا يعود أبدًا.

بدلاً من ذلك، فإن Gravastar عبارة عن فقاعة من فضاء دي سيتر، وهو وصف رياضي للفضاء المليء بالطاقة السلبية. على هذا النحو، فهو يوفر نموذجًا بسيطًا يتوافق مع الكون المتوسع الذي تحركه الطاقة المظلمة. في نموذج جرافاستار التقليدي، يتم إنشاء فقاعة فضاء دي سيتر في البداية بواسطة التقلبات الكمومية ويحدها غلاف رقيق للغاية من المادة.

يقول: "يريد الزمكان الخاص بـ De Sitter أن يتوسع، لكن في Gravastar يكون محاطًا بقشرة من المادة التي تريد بدلاً من ذلك الانهيار". لوتشيانو ريزولا، وهو رئيس قسم الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة جوته في فرانكفورت. "إن تحقيق التوازن بين السلوكين المتعارضين يؤدي إلى Gravastar مستقر."

Gravastars متداخلة

الآن، وجد دانييل جامبولسكي، طالب الدراسات العليا في ريزولا، حلاً جديدًا لمعادلات المجال التي تصف كيف يمكن أن يتداخل اثنان أو أكثر من نجوم Gravastar داخل بعضهم البعض مثل دمية ماتريوشكا الكونية.

يطلق جامبولسكي وريزولا على هذه الظاهرة اسم نيستار، وهو اختصار لنجم متداخل. سيحتوي الهيكل الداخلي للنيستار على فقاعة من فضاء دي سيتر، محاطة بقشرة من المادة، والتي يحيط بها بعد ذلك حجم آخر من فضاء دي سيتر المغطى بقشرة أخرى من المادة، وهكذا. بالإضافة إلى ذلك، بدلًا من أن تكون أغلفة المادة نحيفة للغاية، يمكن أن يكون لها سماكة كبيرة، وفي بعض الحالات تشكل عمليًا نصف قطر العش بأكمله.

"هناك بعض تكوينات النجم التي يتم تقديمها من خلال الجزء الداخلي الصغير من دي سيتر - مجرد نقطة - يتبعها مادة داخلية تملأ العش بالكامل، ثم هناك قذيفتان رفيعتان بالقرب من السطح، إحداهما مكونة من فضاء دي سيتر يقول ريزولا: «الزمن هو الآخر، المادة». عالم الفيزياء. "لأنه في هذه الحالة سيكون النجم في الغالب مصنوعًا من المادة، فقد يكون تكوينه أقل غرابة مما هو عليه في حالة التصميم الداخلي الكامل لـ De Sitter."

ومع ذلك، تظل نجوم جرافاستار افتراضية مع عدم وجود دليل رصدي على وجودها، الأمر الذي ينبغي أن يؤدي إلى بعض الحذر باولو باني، أستاذ الفيزياء النظرية بجامعة سابينزا في روما، والذي لم يشارك في الدراسة.

يقول باني: "السؤال الأساسي هو كيف يمكن لمثل هذه الحلول -النجوم العادية أو المتداخلة- أن تتشكل ديناميكيًا في المقام الأول، حيث أننا لا نملك حاليًا نموذجًا ثابتًا".

رنين مثل الجرس

ومع ذلك، فإن عدم معرفة كيفية تشكل نجوم Gravastar لا يستبعد وجودها. في الواقع، يمكن أن توجد في أنظمة ثنائية مدمجة تندمج وتنتج موجات الجاذبية.

عندما يلتف جسمان ضخمان مدمجان (مثل الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية) مع بعضهما البعض، فإنهما يبثان إشارة مميزة من موجة الجاذبية تسمى غرد. عندما تندمج الأجسام لتكوين ثقب أسود، فإن موجات الجاذبية المنبعثة تشبه رنين الجرس المتلاشي. تمت ملاحظة كل من التغريد والرنين الناتجين عن عمليات الدمج هذه بواسطة كاشفات موجات الجاذبية LIGO-Virgo-KAGRA.

يمكن أن يؤدي مثل هذا الاندماج أيضًا إلى إنشاء جرافاستار أو نيستار، ويقول جامبولسكي وريزولا إن هذه الإشارات ستكون لها إشارات نغمة رنين مميزة. ويضيف ريزولا: "إن نجم العش قد يرن بشكل مختلف عن نجم جرافاستار الذي له نفس الكتلة بسبب بنيته الداخلية". على وجه التحديد، فإن الأصداف المختلفة التي تتأرجح فيها المادة وواجهة دي سيتر الفضائية بطريقة معينة، تختلف عن جرافاستار العادي.

بدافع 90 حدثًا لموجات الجاذبية بعد أن تم اكتشافه حتى الآن، وهناك عملية مراقبة أخرى جارية حاليًا، كان هناك الكثير من البيانات للبحث عن توقيع Gravastar.

يقول باني: «جميع عمليات رصد موجات الجاذبية حتى الآن تتفق مع الفرضية القائلة بأن هذه الأجسام هي ثقوب سوداء أو نجوم نيوترونية». ويضيف: "ومع ذلك، من الصعب قياس مستوى الرنين بدقة"، مما يترك مجالًا لعدم اليقين.

تسخين القشرة

هناك طريقة أخرى يمكن أن يكشف بها نجم الجرافاستار عن نفسه وهي تراكم المادة على سطحه. وفي حالة الثقب الأسود، تختفي المادة والضوء خارج أفق الحدث، وهو ما يحدث حدث الأفق التلسكوب ورأى ذلك عندما قام بتصوير "ظلال" الثقوب السوداء الهائلة في وسط مجرتي M87 ودرب التبانة. تختلف نجوم Gravastars من حيث أنها بلا أفق. في حين أن بعض المواد يمكن أن تمر عبر الغلاف الخارجي ليتم امتصاصها بواسطة الزمكان دي سيتر في الداخل، فإن المزيد من المادة يمكن أن تؤثر على الغلاف السطحي، مما يجعلها أكثر سمكًا وتتسبب في تسخينها وانبعاث الضوء. إذا قام تلسكوب أفق الحدث بتصوير نجم جرافاستار المتراكم بشكل نشط، فسوف يرى هذا الانبعاث، على الرغم من انزياحه الأحمر بدرجة كبيرة بسبب الجاذبية.

يعترف ريزولا أنه على الرغم من أن الرياضيات قد تنجح، إلا أن النموذج الفيزيائي الذي يصف كيفية وجود نجوم الجرافاستار والنيستار في الواقع لا يزال بعيد المنال.

يقول ريزولا: "ليس لدينا حقًا فكرة جيدة عن كيفية تشكل نجوم جرافاستار، وبما أننا لا نعرف سوى القليل عن المادة التي تتكون منها نجوم جرافاستار، فمن الصعب اختبار هذه الافتراضات".

يصف جامبولسكي وريزولا حلهما الجديد لمعادلات أينشتاين الميدانية في المجلة الجاذبية الكلاسيكية والكمية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/could-gravastars-be-nested-inside-one-another-like-a-russian-doll/