Lỗ đen từng là những con quái vật ảo được sinh ra trong cái tổ rối rắm của thuyết tương đối rộng của Einstein và hiện được biết đến là những thiên thể thực sự như các ngôi sao, mặt trăng và thiên hà.

Nhưng đừng nhầm lẫn. Động cơ của nó vẫn còn bí ẩn như khi nhà vật lý lý thuyết người Đức Karl Schwarzschild còn phụ trách Lần đầu tiên chơi với phương trình trường của Einstein Tôi đi đến kết luận rằng không gian và thời gian có thể nhăn lại thành những cái hố không thể quay trở lại.

Các nhà vật lý Daniel Jampolski và Luciano Rizzola thuộc Đại học Goethe Frankfurt đã quay lại bước đầu tiên trong việc cố gắng hiểu rõ hơn các phương trình mô tả lỗ đen, và đã đi đến một giải pháp dễ hình dung hơn, nếu không kém phần kỳ lạ.

Trong khi các hình ảnh thông thường về lỗ đen chứa đựng một mớ hỗn độn vật lý trái ngược nhau ở trung tâm của chúng, Jampolski và Rizzola đã nghĩ ra một bước ngoặt độc đáo về một “bong bóng” vật chất bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn, có thể chứa cả một loạt bong bóng đan xen bên trong nó.

“Điều đáng chú ý là ngay cả 100 năm sau khi Schwarzschild đưa ra lời giải đầu tiên cho các phương trình trường của Einstein từ thuyết tương đối rộng, người ta vẫn có thể tìm ra lời giải mới.” Anh ta nói Risola.

“Nó giống như việc tìm thấy một đồng tiền vàng dọc theo con đường mà nhiều người khác đã khám phá trước đó”.

Lỗ đen ẩn giấu một bí mật bẩn thỉu trong vật lý Chèn đủ đồ vật vào không gian được mô tả bởi cái được gọi là Bán kính SchwarzschildTrọng lực sẽ thắng mọi lực khác và kéo khối lượng đó vào một không gian nhỏ hơn nhiều. Vì vậy, nói các phương trình trường trong thuyết tương đối rộng.

Tuy nhiên, các phương trình thực sự không thể cho biết điều gì xảy ra ở đầu bên kia của áp suất lớn này. Khi chúng ta tập trung vào những khoảng cách ngày càng nhỏ hơn, vật lý lượng tử ngày càng trở nên quan trọng. Không có cách nào dễ dàng để kết nối hai (gần như) lý thuyết bao gồm mọi thứ, chúng ta phải đối mặt với một dấu hỏi lớn về điều gì sẽ xảy ra với vật chất khi lực hấp dẫn ép nó vượt quá một điểm nhất định.

Như thể thử thách đó vẫn chưa đủ, sự tồn tại của những vật thể có thể gửi thông tin trong một chuyến đi khứ hồi tới nhà tù vũ trụ và bốc hơi trong một vùng nhiệt nóng liên tục được gọi là bức xạ Hawking thể hiện một nghịch lý vật lý, dựa trên quy luật thông tin. không thể đơn giản biến mất.

Vào năm 2001Nhà vật lý lượng tử Paul Mazur và nhà vật lý thiên văn Emil Mottola đã hợp tác để hiểu các phương trình nhằm xem liệu họ có thể tránh được những ngõ cụt này hay không.

Những gì họ tìm thấy là một ngôi sao ngưng tụ do lực hấp dẫn. Được gọi một cách kỳ lạ là gravastar, cấu trúc giả thuyết này mô tả một lớp vật chất bị nén đến mức độ mỏng gần như không thể, được thổi phồng từ bên trong với sự trợ giúp dồi dào của năng lượng tối.

Cho dù những quả bóng bay hình ngôi sao này phát ra âm thanh kỳ lạ như thế nào, nhìn từ bên ngoài chúng vẫn giống như những lỗ đen, đồng thời thoát khỏi nghịch lý thông tin một cách thuận tiện và tránh sự cần thiết phải có một sự vô lý vô cùng dày đặc của sự phi lý lượng tử ở cốt lõi của chúng.

Jampolski và Rizzola phát hiện ra rằng gravatar có màng dày hơn một chút có thể cân bằng gravatar thứ hai bên trong nó. Tương tự như vậy, gravatar làm tổ thứ hai có thể mang thai với lớp vỏ kỳ lạ bao gồm vật liệu có độ nén cao, tạo thành cái mà họ gọi là tổ ong.

“Tổ yến giống như một con búp bê matryoshka,” Anh ta nói Jampolski, người đã đưa ra giải pháp dưới sự giám sát của Rizzola.

Việc phát minh ra những con quái vật vũ trụ bên ngoài cái bóng do lý thuyết thuần túy tạo ra có vẻ kỳ lạ, nhưng đó chính là cách mà các lỗ đen được xác định ngay từ đầu. Quan trọng hơn, việc tìm ra giới hạn của những gì lý thuyết có thể đề xuất có thể dẫn đến những quan sát giải quyết được những bí ẩn khó chịu nhất của lỗ đen.

“Thật không may, chúng tôi vẫn chưa biết cách tạo ra một gravastar như vậy.” Anh ta nói Risola.

“Nhưng ngay cả khi các ngôi sao không tồn tại, việc khám phá các tính chất toán học của những lời giải này cuối cùng sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về lỗ đen.”

Nghiên cứu này đã được công bố trên Lực hấp dẫn cổ điển và lượng tử.