» » Новая космологическая гипотеза завоевывает признание

Новая космологическая гипотеза завоевывает признание


Новая космологическая гипотеза завоевывает признание

Аксионное облако высасывает энергию и вращательный момент из черной дыры. Рисунок из статьи A. Arvanitaki, S. Dubovsky, 2011. Exploring the string axiverse with precision black hole physics


Необычные физические гипотезы, очень непохожие на то, что в настоящий момент считается в физике мейнстримом, всё же иногда подкупают своей новизной и мало-помалу находят приверженцев среди ученых. Про одну такую космологическую гипотезу, с которой время от времени сталкивались читатели «Элементов» в последние годы, есть повод сейчас рассказать.

Вообразите себе, как сквозь Вселенную летит не звезда, не планета, не пылевое облако, а нечто чужеродное — бесформенная космическая субстанция, неделимая на отдельные частицы. Наделите эту субстанцию сверхспособностью, которой не обладает больше ничто во Вселенной, — умением сопротивляться гравитации черных дыр. Когда этот сгусток полевой субстанции натыкается на черную дыру подходящего размера, он не всасывается внутрь нее, а располагается вокруг, наподобие гигантского атома, и сам высасывает из черной дыры энергию и вращательный момент (см. рисунок) и излучает их во все стороны! Расправившись с одной черной дырой, он летит дальше в поисках очередной жертвы.

Представьте теперь, что таких сгустков во Вселенной — великое множество. Более того, их целая популяция самого разного размера — от нескольких метров и до звездных, галактических и даже вселенских масштабов. Для многих из них найдутся жертвы — черные дыры. Облака километрового размера готовы набрасываться на черные дыры звездных масс, облака покрупнее — на сверхмассивные черные дыры. Для самых крупных сгустков этой неделимой субстанции, которые еле помещаются в видимую часть Вселенной, таких жертв уже не найдется. Но, охватив собой всю Вселенную, они способны повлиять на свойства реликтового излучения — остаточного свечения от жара ранней Вселенной.

Думаете, перед вами — гипертрофированная научная фантастика? Ничего подобного! Знакомьтесь: это гипотеза аксивселенной (axiverse) — предположение о том, что на самом деле может происходить в нашей Вселенной в темном секторе, скрытом от наших глаз. Эта радикальная космологическая гипотеза о неделимых облаках — убийцах черных дыр была высказана еще несколько лет назад и на протяжении этого времени мало-помалу завоевывала признание. Сейчас это популярная среди многих космологов гипотеза, которую они прорабатывают с разных сторон: каждый месяц выходит по несколько статей, посвященных этой теме.

Отправной точкой для аксивселенной является — вы не поверите — теория суперструн. В ней могут существовать гипотетические сверхлегкие частицы — аксионы. Вообще, аксионы хорошо известны не только ученым, но и читателям «Элементов»: мы неоднократно писали про поиски сверхлегких частиц темной материи. А после недавнего нашумевшего документального фильма «В ожидании волн и частиц», в котором они играли важную роль, об аксионах знает вся страна. Но только в отличие от обычных, скромных конструкций с аксионами теория суперструн предсказывает не один и не два типа аксионов, а сразу несколько сотен. Да-да, наша Вселенная может быть заполнена аксионами с самыми разными массами, равномерно распределенными во всем интервале от 10–33 эВ до 10–6 эВ. Каждый аксион — это огромная частица, причем чем меньше масса, тем больше ее размер. Неделимое облако, с которого начинался рассказ, — это аксионный бозе-конденсат, квантовый коллектив огромного множества аксионов, которым может обрастать черная дыра сопоставимого размера.

А вырастает он потому, что в черных дырах есть запасенная энергия и вращательный момент, которые оттуда можно извлечь с помощью процесса под названием сверхизлучение Зельдовича. Черная дыра способна на многое, она разрывает на части и атомы, и звезды, и планеты. Но не сможет ничего сделать с этим облаком, потому что оно неделимо. Зато облако может проникнуть во вращающуюся зону черной дыры, отобрать у нее вращение и энергию и от этого окрепнуть, стать более плотным. В конце концов аксионное облако высасывает из черной дыры вращение и энергию и излучает их во все стороны в виде гравитационных волн и отдельных аксионов. И между прочим, эти гравитационные волны в принципе доступны для изучения на современных и будущих детекторах. Так что может оказаться, что когда-нибудь, в очень далеком будущем, наши потомки, поймав и обуздав такое облако, набросят его на пролетающую мимо черную дыру и будут извлекать из нее энергию для очередного рейса межзвездных путешествий, доказывая тем самым, что даже теория суперструн может быть на что-нибудь полезна!

Источник: Asimina Arvanitaki et al. String axiverse // Phys. Rev. D. 81. 123530. Published 28 June 2010. А также последующие статьи.

Игорь Иванов


10 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Астрономы обнаружили самую тяжёлую черную дыру: в 20 млрд раз тяжелее Солнца

Установлен новый рекорд среди черных дыр-тяжеловесов. Ранее самым тяжелым объектом подобного рода считалась черная дыра в галактике NGC 4889, чей вес составляет 9,8 млрд солнечных масс. Но новый

6 поразительных фактов о чёрных дырах, о которых вам никто не рассказывал

Чёрные дыры – это то, что случается, когда Вселенная делит на ноль. Они возникают, когда реальность выдаёт критическую ошибку: слишком много вещества в одном месте силой собственной гравитации портит

Черная дыра может быть дверью в альтернативную реальность

Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной — от

Самая большая черная дыра

Ученые взвесили черную дыру в центре гигантской эллиптической галактики M87. Оказалось, что это самая тяжелая черная дыра из всех, известных до сих пор. Она может проглотить всю нашу Солнечную

Физики создали черную дыру

Черные дыры, как известно, представляют собой остатки звездных ядер, которые сжимаются до такой плотности, что здесь уже нет вещества в привычном понимании, под действием собственной гравитации.

Что будет, если вы попадете в черную дыру

Если вы шагнёте в чёрную дыру, вы почувствуете себя тюбиком зубной пасты.
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Земляне наблюдали частичное лунное затмениеНейрохимическая гипотеза происхождения человекаТемная материя пока никого не убила – и это дает нам информацию о ее природеОгромный астероид едва не столкнулся с ЗемлейКурсы маркетинга: полезные советы!Плохие соседи портят кровьМогут ли растения слышать шум воды?Паразиты птерозавров оказались заядлыми ныряльщиками