物理学者は、ブラックホールが非常に近づくまで、ブラックホールをシミュレートできる時空の奇妙なねじれを発見しました。 「トポロジカル・ソリトン」として知られる、時空構造におけるこれらの理論的ギャップは宇宙全体で知られており、サイエンス誌に4月25日に掲載された新しい研究によると、それらを発見することで量子物理学の理解が進む可能性があるという。 身体検査d (新しいタブで開きます)。
ブラックホール おそらくこれは、これまで科学で発見されたものの中で最もイライラするものでしょう。 アインシュタインの一般相対性理論は星の存在を予測しており、天文学者はそれらがどのように形成されるかを知っています。必要なのは、巨大な星が自重で崩壊することだけです。 他に抵抗できる力がないため、星のすべての物質が特異点として知られる非常に小さな点に圧縮されるまで、重力は引っ張り続けます。 この特異点の周囲には事象の地平線、つまりブラック ホールの端を示す目に見えない境界線があります。 事象の地平線を越えるものは外に出ることはできません。
しかし、これに関する主な問題は、無限の密度の点が実際には存在できないことです。 それで、その間 一般相対性理論 彼はブラックホールの存在を予測しており、アインシュタインの理論が予測したとおりに動作する天体が数多く発見されていますが、まだ全体像が分かっていないことがわかっています。 この独自性をより論理的なものに置き換える必要があることはわかっていますが、それが何なのかはわかりません。
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これを見つけるには、非常に小さなスケールで非常に強い重力、つまり量子重力と呼ばれるものを理解する必要があります。 今のところ、実行可能な量子重力理論はありませんが、いくつかの候補があります。 その候補者の一人が、 ストリング理論、私たちの宇宙を構成するすべての粒子が実際には小さな振動する糸でできていることを示唆するモデルです。
私たちの宇宙に生息する多種多様な粒子を説明するには、これらの弦は通常の 3 つの空間次元で振動するだけでは済みません。 超弦理論は、追加の次元の存在を予測していますが、それらはすべて、計り知れないほど小さなスケールで絡み合っており、あまりにも小さいため、それらが存在することさえ認識できません。
そして、この小さなスケールで余分な空間次元にしわを寄せるこの行為は、非常に興味深いことにつながる可能性があります。
新しい研究では、研究者らは、これらの余分なコンパクトな寸法が欠陥につながる可能性があることを示唆しました。 どれだけアイロンをかけてもシャツから取れないシワのように、これらの欠陥は、時空の構造における不変の永続的な欠陥、つまりトポロジカルなソリトンになります。 物理学者らは、これらのセルトンはブラックホールによく似た見た目、動作、そしておそらく匂いを放つのではないかと示唆している。
研究者らは、これらのソリトンの近くを通過するときに光線がどのように動作するかを研究しました。 彼らは、ソリトンがブラックホールと同じように光に影響を与えることを発見しました。 光はソリトンの周りで曲がり、安定した軌道輪を形成し、ソリトンは影を落とします。 言い換えれば、 イベント ホライズン テレスコープからの有名な画像2019 年に M87* ブラック ホールを拡大したものですが、それがブラック ホールではなく、画像の中心にあるソリトンであれば、ほぼ同じように見えます。
しかし、すぐにその伝統は終わりを迎えます。 トポロジカル ソリトンは特異点ではないため、事象の地平面がありません。 好きなだけソリトンに近づくことができ、必要に応じていつでも離れることができます (十分な燃料を積んでいる場合)。
残念ながら、掘削できるほど近くにブラックホールは存在しないため、遠く離れた天体の観測に頼るしかありません。 トポロジカルソリトンが発見されれば、その検出は重力の性質についての洞察となるだけでなく、量子重力と弦理論の性質を直接研究することも可能になります。
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