Apabila bintang gergasi mati, mereka tidak hilang begitu saja. Mereka runtuh, meninggalkan sisa bintang terkompresi, biasanya seukuran metropolis, yang merupakan bola neutron superdense yang disebut bintang neutron.
Sebilangan besar ahli teori percaya bahawa dalam kes yang luar biasa, bintang mati raksasa membentuk lubang hitam - titik "singulariti" dengan kepadatan yang hampir tidak terbatas dan medan graviti yang sangat kuat sehingga tidak ada cahaya, benda terpantas di alam semesta.
Kajian baru ini menawarkan idea alternatif bahawa objek hipotesis seperti bintang hitam atau gravastars boleh wujud di tengah-tengah antara bintang neutron dan lubang hitam. Sekiranya demikian, maka mayat bintang eksotik hampir sama dengan lubang hitam, kecuali satu keadaan penting - ia tidak menyerap cahaya secara tidak dapat ditarik balik.
Ada alasan yang baik untuk mencari alternatif seperti itu kerana lubang hitam menimbulkan banyak masalah teori. Sebagai contoh, keunikan mereka disembunyikan oleh sempadan yang tidak kelihatan yang dikenali sebagai cakerawala peristiwa. Buang sesuatu ke dalam lubang hitam, dan sebaik sahaja melewati cakrawala peristiwa, ia akan hilang selamanya. Tetapi ada undang-undang fizik yang menunjukkan bahawa maklumat tidak dapat dimusnahkan, termasuk maklumat yang dikodekan di dalam sesuatu yang jatuh ke dalam lubang hitam.
Model bintang hitam dan gravastar yang dikembangkan selama dua dekad yang lalu menunjukkan bahawa objek ini tidak akan mempunyai keunikan dan cakerawala peristiwa. Tetapi masih belum jelas apakah objek seperti itu sebenarnya dapat terbentuk dan tetap stabil.
Penyelidikan baru oleh ahli fizik teori Raul Carballo-Rubio dari International School of Advanced Research di Itali mencadangkan mekanisme yang membolehkan bintang hitam dan gravastars wujud.
Saintis itu menyiasat fenomena luar biasa yang dikenali sebagai polarisasi vakum kuantum. Fizik kuantum, yang memberikan penerangan terbaik tentang bagaimana semua zarah subatomik yang diketahui bertindak, menganggap bahawa realiti tidak pasti, membatasi seberapa tepat anda dapat mengetahui sifat unit bahan yang paling asas - sebagai contoh, anda tidak pernah dapat mengetahui kedudukan dan momentum zarah yang sama masa yang sama. Konsekuensi aneh dari ketidakpastian ini adalah bahawa kekosongan tidak pernah benar-benar kosong, tetapi mempunyai apa yang disebut "zarah maya" yang terus bergoyang ketika mereka masuk dan keluar.
Video promosi:
Dengan sejumlah besar tenaga yang dilepaskan oleh letupan bintang besar, zarah maya ini dapat polarisasi atau tertib bergantung pada sifatnya, seperti magnet yang mempunyai kutub utara dan selatan. Carballo-Rubio mengira bahawa polarisasi zarah-zarah ini dapat menghasilkan kesan yang luar biasa di dalam medan graviti yang kuat dari bintang gergasi yang mati - medan yang menghalau, tidak menarik.
Menurut teori relativiti umum Einstein, kelengkungan bahan dan tenaga ruang-waktu membawa kepada pembentukan medan graviti. Planet dan bintang mempunyai jumlah tenaga positif, dan medan graviti yang dihasilkan menarik di alam semula jadi.
"Namun, ketika zarah maya terpolarisasi, vakum yang mereka tempati dapat, rata-rata, mempunyai tenaga negatif, dan mereka melengkapkan ruang-waktu sedemikian rupa sehingga medan gravitasi yang terkait menjadi menjijikkan," kata Carballo-Rubio.
Ini tentu saja dapat mencegah terbentuknya lubang hitam. Fenomena ini menyebabkan sisa-sisa bintang yang agak ringan membentuk bintang neutron dan bukannya lubang hitam. Medan graviti mereka tidak cukup kuat untuk memusnahkan neutron pada singulariti.
Dua model sebelumnya menunjukkan bahawa gravitasi tolakan boleh menyebabkan sisa-sisa bintang runtuh untuk membentuk lubang hitam. Salah satu sisa bintang yang disimulasikan malah membentuk gravastars - objek yang dipenuhi dengan vakum kuantum yang ditutup dengan cangkang tipis jirim. Model lain menunjukkan bahawa keruntuhan ini menghasilkan bintang hitam, di mana jirim dan vakum kuantum bergantian di seluruh struktur secara seimbang. Kedua-dua objek itu masih mempunyai medan graviti yang kuat yang sangat melengkapkan cahaya, menjadikannya kelihatan gelap seperti lubang hitam.
Menurut Carballo-Rubio, sebelumnya terdapat ketidakpastian besar mengenai sifat bintang hitam dan gravastar. Dalam karya baru, dia membuat kerangka matematik yang menggabungkan kesan graviti tolak ke dalam persamaan yang menjelaskan pengembangan dan pengecutan bintang. Sebelum ini, dipercayai bahawa ini hanya dapat ditafsirkan dengan bantuan komputer. Model barunya menganggap adanya hibrida bintang hitam dan gravastar - objek di mana jirim dan vakum kuantum diedarkan ke seluruh struktur, tetapi dengan jirim dalam kepekatan yang lebih tinggi dalam sampul daripada inti.
Penyelidikan ini diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters.
