Av
Et team av teoretiske fysikere, ved hjelp av strengteori, har oppdaget en ny struktur i rom-tid kjent som en “topologisk soliton.” Disse strukturene ser ut for utenforstående observatører akkurat som sorte hull, men i virkeligheten er de defekter i universets struktur, blottet for materie eller krefter.
Teoretiske fysikere har oppdaget en ny rom-tid-struktur kalt en “topologisk soliton.” Disse strukturene ligner svarte hull på fjerne observatører, og er faktisk defekter i universets stoff, som mangler en hendelseshorisont. Dette funnet kan potensielt bidra til å validere strengteori, selv om det fortsatt er ubevist per nå.
Et team av teoretiske fysikere har oppdaget en merkelig struktur i rom-tid som for en utenforstående observatør ville se nøyaktig ut som et sort hull, men ved nærmere ettersyn ville det være alt annet enn: de ville være defekter i selve universets struktur.
Einsteins generelle relativitetsteori forutsier eksistensen av sorte hull, dannet når gigantiske stjerner kollapser. Men den samme teorien forutsier at sentrene deres er singulariteter, som er punkter med uendelig tetthet. Siden vi vet at uendelige tettheter faktisk ikke kan skje i universet, tar vi dette som et tegn på at Einsteins teori er ufullstendig. Men etter nesten et århundre med søk etter utvidelser, har vi ennå ikke bekreftet en bedre teori om tyngdekraften.
Kunstnervisning av et binært sort hullsystem. Kreditt: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)
Men vi har kandidater, inkludert strengteori. I strengteori er alle partiklene i universet faktisk mikroskopiske vibrerende løkker av streng. For å støtte det store utvalget av partikler og krefter som vi observerer i universet, kan disse strengene ikke bare vibrere i våre tre romlige dimensjoner. I stedet må det være ekstra romlige dimensjoner som er krøllet sammen til manifolder så små at de slipper unna hverdagens varsel og eksperimentering.
Den eksotiske strukturen i romtid ga et team av forskere verktøyene de trengte for å identifisere en ny klasse objekter, noe de kaller en topologisk soliton. I sin analyse fant de at disse topologiske solitonene er stabile defekter i selve romtiden. De krever ingen materie eller andre krefter for å eksistere – de er like naturlige for romtidens stoff som sprekker i is.
Forskerne studerte disse solitonene ved å undersøke oppførselen til lys som ville passere i nærheten av dem. Fordi de er objekter av ekstrem rom-tid, bøyer de rom og tid rundt dem, noe som påvirker lysets vei. For en fjern observatør ville disse solitonene se ut akkurat slik vi forutsier at sorte hull vil dukke opp. De ville ha skygger, ringer av lys, verkene. Bilder hentet fra Event Horizon Telescope og oppdagede gravitasjonsbølgesignaturer ville alle oppføre seg likt.
Det er først når du har kommet nærme du vil innse at du ikke ser på en svart hull. En av hovedtrekkene til et sort hull er dets hendelseshorisont, en tenkt overflate som hvis du skulle krysse den, ville du finne deg selv ute av stand til å unnslippe. Topologiske solitoner, siden de ikke er singulariteter, har ikke hendelseshorisonter. Så du kunne i prinsippet gå opp til en soliton og holde den i hånden, forutsatt at du overlevde møtet.
Disse topologiske solitonene er et utrolig hypotetisk objekt, basert på vår forståelse av strengteori, som ennå ikke er bevist å være en levedyktig oppdatering av vår forståelse av fysikk. Disse eksotiske gjenstandene fungerer imidlertid som viktige teststudier. Hvis forskerne kan oppdage en viktig observasjonsforskjell mellom topologiske solitoner og tradisjonelle sorte hull, kan dette bane vei for å finne en måte å teste strengteorien selv.
Tilpasset fra en artikkel opprinnelig publisert på Universe Today.