Matryoshka bebeği gibi bir yıldız: Gravatar yıldızlarının yeni bir teorisi

Kara deliklerin içi bilim için bir sır olmaya devam ediyor. 1916'da Alman fizikçi Karl Schwarzschild, Albert Einstein'ın genel görelilik denklemlerine bir çözüm geliştirdi; buna göre kara deliğin merkezi, uzay ve zamanın artık var olmadığı nokta olan sözde tekillikten oluşuyor. Burada teoriye göre, Einstein'ın genel görelilik teorisi de dahil olmak üzere hiçbir fizik kanunu artık geçerli değil; Nedensellik ilkesi askıya alınmıştır. Bu, bilim açısından büyük bir rahatsızlıktır: Sonuçta olay ufku denilen bölgenin ötesinde hiçbir bilginin kara delikten kaçamayacağı anlamına gelir. Schwarzschild'in çözümünün uzun süre, yani 1971'de ilk kara delik adayının keşfine ve ardından Dünya'nın merkezinde bir kara deliğin keşfine kadar teorik alan dışında pek ilgi görmemesinin nedeni bu olabilir. 2000'li yıllardaki Samanyolu Galaksimiz ve son olarak 2019 yılında Olay Ufku Teleskobu İşbirliği tarafından çekilen ilk kara delik görüntüsü.

2001 yılında Paul Mazur ve Emil Mottola, Einstein'ın alan denklemlerine, yerçekimsel olarak yoğunlaşan yıldızlar veya yerçekimi yıldızları adını verdikleri nesnelerin ortaya çıkmasına neden olan farklı bir çözüm önerdiler. Kara deliklerin aksine, gravastarların teorik astrofiziksel açıdan birçok avantajı vardır. Bir yandan, neredeyse kara delikler kadar kompakttırlar ve aynı zamanda yüzeylerinde esasen bir kara deliğin çekim kuvvetine eşdeğer bir yerçekimi sergilerler, dolayısıyla tüm pratik amaçlar açısından bir kara deliğe benzerler. Gravastarların ise hiçbir bilgi gönderemeyeceği bir olay ufku, yani sınırları yoktur ve çekirdekleri bir tekillik içermemektedir. Bunun yerine, Gravastar'ların merkezi, yıldıza baskı yapan devasa yerçekimi kuvvetine negatif baskı uygulayan garip – karanlık – enerjiden oluşuyor. Gravastar'ların yüzeyi, kalınlığı sıfıra yakın olan sıradan maddeden oluşan ince bir deri tabakasıyla temsil edilir.

Frankfurt Goethe Üniversitesi'nden teorik fizikçiler Daniel Jampolski ve Profesör Luciano Rizzola, şimdi başka bir gravastarın içindeki bir gravastarın varlığını tanımlayan genel görelilikteki alan denklemlerine bir çözüm sundular. Bu varsayımsal gök cismine “nestar” (İngilizce “yuvalanmış” kelimesinden gelir) adını verdiler.

Luciano Rizzola'nın danışmanlığını yaptığı lisans tezinin bir parçası olarak çözümü keşfeden Daniel Jampolski, “Yuva bir Matryoshka bebeği gibidir” diyor ve şunu ekliyor: “Alan denklemlerine yönelik çözümümüz, bir dizi örtüşen gravayıldıza izin veriyor.” Mazur ve Mottola, gravastarın sıradan maddeden oluşan neredeyse sonsuz derecede ince bir cilde sahip olduğunu öne sürerken, yuva maddesinden oluşan kabuğun biraz daha kalın olduğunu öne sürüyor: “Bunun gibi bir şeyin olasılığını hayal etmek biraz daha kolay.”

Goethe Üniversitesi'nde teorik astrofizik profesörü Luciano Rizzola şöyle açıklıyor: “Schwarzschild'in Einstein'ın alan denklemlerine genel görelilikten elde ettiği ilk çözümü bulmasından 100 yıl sonra bile yeni çözümlerin hala bulunabilmesi dikkat çekicidir.” çözümler. Daha önce birçok kişi tarafından keşfedilen bir yol boyunca uzanan bir altın para. “Maalesef böyle bir yıldızın nasıl yaratılabileceğine dair hala bir fikrimiz yok, ancak yıldızlar mevcut olmasa bile bu çözümlerin matematiksel özelliklerini keşfetmek, sonuçta kara delikleri daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır.”

Yayınlayan: Daniel Jampolski, Luciano Rizzola: Yerçekimsel olarak yoğunlaşan yıldızlar için iç içe çözümler. Klasik Kuantum Yerçekimi (2024) https://doi.org/10.1088/1361-6382/ad2317

İndirilecek resimler: https://www.uni-frankfurt.de/149345988

Altyazı: Frankfurt Goethe Üniversitesi'ndeki fizikçilerin bulgularına göre, bir grava yıldızı Matryoshka bebeğine benzeyebilir. Fotoğraf: Daniel Jampolski ve Luciano Rizzola, Goethe Üniversitesi Frankfurt