은하수의 중앙에있는 초대형 블랙홀은 어떻게 생겼습니까? 내년 초에 우리는 알 수 있습니다. 이벤트 호라이즌 망원경 (지구의 효과적인 지름이있는 가상 망원경)은 지난 몇 년 동안 궁수 자리 A*를 가리키고 있습니다. 천체 물리학 커뮤니티의 대부분의 연구자들은 지구 전역의 망원경에서 찍은 이미지가 블랙홀의 말을 알 수있을 것으로 예상합니다. 밝은 빛의 소용돌이 등 블랙홀의 궤도에 갇힌 가스 디스크로 생성되어 중앙의 검은 그림자를 둘러싸고 있습니다. 이것은 검은 홀 특이점의 중력 풀이 너무 강한 공간의 영역을 둘러싸고 있습니다.
그러나 Lawrence Livermore National Laboratory의 물리학자인 George Chapline은 블랙홀을 볼 것으로 기대하지 않습니다. 그는 그들이 진짜라고 믿지 않습니다. 2005 년에 그는 자연 에게 말했다 “블랙홀이 존재하지 않는다는 것은 거의 확실하지 않습니다.”그리고 그는 물리학 수상자 Robert Laughlin과 함께 한 이전 작업에 대한 구축은 그가“Dark Energy Stars”라고 불리는 대체 모델을 소개했습니다. 암흑 에너지는 물리학 자들이 우주 전체에 스며드는 것처럼 보이는 독특한 종류의 에너지를 묘사하는 데 사용하는 용어입니다. 중력이 물체를 더 가깝게 가져 오려고 시도하더라도 시공간 자체의 직물을 확장합니다. Chapline은 붕괴 된 별의 거대한 에너지가 양성자와 중성자가 "진공 에너지의 물방울"이라고 언급하는 광자와 다른 기본 입자의 가스로 부패하게한다고 생각합니다. 이들은 액체로의 충분한 압력 전이에서 가스와 같은 시공간의 "응축 된"단계를 형성합니다. 이것은 중력을 막고 특이점이 형성되는 것을 방지하는 데 필요한 압력을 제공합니다. 시공간의 특이성이 없으면 블랙홀이 없습니다.
이 아이디어는 천체 물리학 공동체에서 지원을받지 못했습니다. 지난 10 년 동안이 주제에 대한 Chapline의 논문은 한 자리 수의 인용 만 얻었습니다. 대조적으로 입자 물리학에서 그의 가장 인기있는 논문은 600 번 이상 인용되었습니다. 그러나 Chapline은 과학 광야에서 방황하는 시대가 곧 끝났다고 의심합니다. 그는 이벤트 호라이즌 망원경이 어두운 에너지 별이 실제라는 증거를 제공 할 것이라고 믿는다.
이 아이디어는 Evan Hohlfeld와 David Santiago와 함께 2000 종이로 거슬러 올라갑니다. Chapline과 Laughlin은 시공간을 Bose-einstein condensate로 모델링했습니다. 절대 제로 근처에서 매우 저밀도 가스를 매우 저온으로 가져갈 때 발생하는 물질 상태입니다. Chapline과 Laughlin의 모델은 본질적으로 양자 기계적입니다. 일반 상대성은 시공간 응축수가 대규모로 동작하는 방식의 결과로 나타납니다. 이 모델의 시공간은 또한 에너지를 얻거나 잃을 때 위상 변환을 겪습니다. 다른 과학자들은 이것이 유망한 길이라고 생각합니다. 일본 물리학 자 그룹의 2009 년 논문에 따르면“[Bose-Einstein 응축수]는 곡선 시공간을 아날로그화하는 가장 유망한 양자 적 유체 중 하나입니다.
Chapline과 Laughlin은 대부분의 과학자들이 시공간이 위상 전환을 거친 지역으로 블랙홀로 취한 붕괴 된 별을 묘사 할 수 있다고 주장합니다. 그들은 일반 상대성 법칙이 이벤트 수평선을 제외하고는 붕괴 된 별 근처의 모든 곳에서 유효하다는 것을 발견했습니다.
응축수 모델에서 붕괴 된 별을 둘러싼 이벤트 수평선은 더 이상 돌아올 수없는 지점이 아니라 가로 질 수있는 물리적 표면입니다. 이 기능은 블랙홀의 시그니처 특징 인 특이점이 부족한 것과 함께 정보의 파괴와 같은 블랙홀과 관련된 역설이 발생하지 않는다는 것을 의미합니다. Laughlin은 자신과 Chapline의 초기 아이디어를 넘어서서 너무 추측하기 위해 회복되었습니다. 그는 Chapline이 어두운 에너지 별을 가진 무언가에 있다고 생각하지만,“우리가 회사 부분은 대부분의 과학자들이 블랙홀이라고 부르는 진공의 '단계'가 어떤 내부에 있을지에 대해 기꺼이하고 있다고 추측하고 있다고 Laughlin은 말했다. 그는 실험 데이터가 내부 단계에 대해 더 많이 드러날 때까지 보류 중입니다. "그런 다음 주제에 관한 두 번째 논문을 쓸 것"이라고 그는 말했다.
최근 몇 년 동안 Chapline은 사우스 캐롤라이나 대학교의 Pawel Mazur와 라이프 치히 대학교의 Piotr Marecki를 포함한 다른 여러 저자들과 협력하여 Dark Energy Star 모델을 계속 개선했습니다. 그는 어두운 에너지 별이 블랙홀처럼 구형이나 직무가 아니라고 결론지었습니다. 대신, 그들은 Torus 또는 Donut의 모양을 가지고 있습니다. Dark Energy Star와 같은 회전하는 소형 물체에서 Chapline은 시공간 응축수의 양자 효과가 물체의 회전 축을 따라 큰 소용돌이를 생성한다고 생각합니다. 소용돌이 내부의 영역은 비어 있기 때문에 (월풀의 중심에서 형성되는 우울증의 생각) 어둠의 에너지 별의 중심은 핵심이없는 사과처럼 속이 비어 있습니다. 양자 역학을 사용하여 수퍼 플루드의 회전 방울을 모델링하는 데 유사한 효과가 관찰됩니다. 거기에서도, 중심 소용돌이는 회전 드롭의 중심에 형성 될 수 있으며 놀랍게도 구체에서 토루로 모양을 바꿀 수 있습니다.
Chapline의 경우,이 이상한 토로이드 형상은 어두운 에너지 별의 버그가 아니라 천체 물리학 제트의 기원과 모양을 설명하는 데 도움이되는 기능입니다. Chapline은 어둠의 에너지 별의 메커니즘을 식별했다고 생각합니다. 주류보다 천체 물리학 제트의 관찰을 더 잘 설명하는데, 이는 블랙홀 외부의 Accretion 디스크에서 에너지가 추출되어 블랙홀의 회전 축을 따라 좁은 빔에 초점을 맞추고 있다고 생각합니다. 채플린에, 어두운 에너지 별을 향해 떨어지는 물질과 에너지는 내부 목구멍 (“도넛 구멍”)으로 향할 것이며, 이곳에서 목구멍을 공전하는 전자는 비에르 만 배터리에서와 같이 제트기를 운전할 수있을 정도로 강력한 자기장을 생성합니다.
.Chapline은 로체스터 대학교의 오메가 레이저 시설에서 과학자들이 레이저를 사용하여 자화 된 제트기를 만들어 평평한 표면에 고리 같은 여기를 형성하는 최근 실험 작업을 지적합니다. 실험은 암흑 에너지 별을 염두에두고 수행되지 않았지만, Chapline은 반지와 같은 흥분 (chapline)이“불의 고리”라고 부르기 때문에 그의 이론에 대한지지를 제공한다고 생각합니다. 그는 반지가 암흑 에너지 별의 존재를 지원하는 열쇠가 될 수 있다고 생각합니다. Hapline은 "이것은 결국 결국 명확하게 나타나야한다"고 말했다.
Chapline은 또한 Dark Energy Stars는 물질과 빛이 어두운 에너지별로 들어갈 수 있으므로 빛에 완전히 불투명하지 않을 것이라고 지적합니다. 어두운 에너지 별에는 완전히 검은 색 인테리어가 없습니다. 대신에는 그 뒤에 별이 왜곡 된 이미지를 보여줄 것입니다. 그러나 다른 물리학 자들은 기존의 블랙홀 모델과의 이러한 종류의 편차가 Horizon 망원경 데이터에 나타날 것이라는 회의적입니다. 이탈리아 트리 에스테에있는 국제 고급 연구 학교의 물리학자인 Raul Carballo-Rubio는 반 고전적 상대 론적 스타로 알려진 블랙홀에 대한 자신의 대안 모델을 개발했습니다. 대체 블랙홀 모델에 대해 더 일반적으로 말하면 Caraballo-Rubio는 이벤트 Horizon Telescope에 의해“이 모델에서 발생하는 블랙홀의 차이점이 너무 순간에 감지됩니다”라고 말했습니다.
Chapline은 12 월 산타 바바라의 Kavli 이론 물리학 연구소에서 그의 Dark Energy Star 예측에 대해 논의 할 계획입니다. 그러나 그의 예측이 확인 되더라도 과학계가 밤새 확신을 갖지 않을 것이라고 말했다. "앞으로 몇 년 동안 [이벤트 호라이즌 망원경] 사람들은 그들이 보는 것에 혼란스러워 질 것으로 기대합니다."
Jesse Stone은 아이오와 주 아이오와 시티에있는 프리랜서 작가입니다. [email protected]으로 그에게 연락하십시오.
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