Stea neagră (astronomie)
O stea neagră (care nu trebuie confundată cu piticul negru ) este un tip ipotetic de stea , similar în multe privințe cu o gaură neagră , a cărei existență a fost ipotezată de Carlos Barcelò, Stefano Liberati, Sebastiano Sonego și Matt Visser.
Acești fizicieni au pus la îndoială existența găurilor negre, care, prin definiție, nu sunt vizibile direct și pot fi detectate doar prin efectele pe care le-ar avea asupra corpurilor cerești din apropiere. Ipoteza lor științifică prezice că unele efecte cuantice pot să nu conducă la prăbușirea gravitațională cu formarea unei găuri negre, ci să genereze un alt corp ceresc fără orizont de evenimente , numit „stea neagră”. Cu toate acestea, stelele negre ar fi suficient de dense pentru a provoca multe dintre efectele asociate găurilor negre. Cercetarea lor a fost publicată în Scientific American și în ediția sa italiană Le Scienze .
De asemenea, Stephen Hawking nu a exclus că găurile negre sunt de fapt stele negre, deoarece „absența orizonturilor evenimentelor implică faptul că nu există găuri negre, în sensul condițiilor din care lumina nu poate scăpa la nesfârșit” . [1] [2]
Paradoxurile găurilor negre
Formularea teoriei a fost stimulată de necesitatea depășirii paradoxurilor asociate cu ipoteza găurii negre:
- Singularitate : în găurile negre clasice (prezise de relativitatea generală) toată materia este concentrată într-un punct (singularitate) de densitate infinită. Acest lucru sugerează că teoria nu este valabilă în acest moment, deoarece prezice o magnitudine infinită. Relativitatea generală probabil nu oferă predicții corecte în acest moment, deoarece nu ia în considerare efectele cuantice la scara microscopică . Pentru a depăși acest paradox, încercăm să construim o teorie cuantică a gravitației, numită gravitația cuantică .
- Pierderea informațiilor: conform lui Stephen Hawking , găurile negre se evaporă foarte încet până dispar complet, emițând radiații Hawking . Cu toate acestea, acest lucru generează paradoxul informațional al găurii negre . Acest paradox constă în faptul că o gaură neagră, care conține o cantitate enormă de informații în interiorul ei, se evaporă prin emisia de radiații Hawking, care însă nu poartă nicio informație cu ea. În consecință, în timpul evaporării găurii negre, informațiile conținute în ea dispar în aer. Sistemul izolat în starea finală, adică examinat în urma evaporării complete a găurii negre, constă în întregime din radiația Hawking, care însă nu poartă informații, rezultând pierderea informațiilor care în starea inițială a fost încorporată în interiorul gaură neagră. Procesul de evoluție temporală a acestui sistem izolat format din gaura neagră și radiația Hawking este, prin urmare, neunitar, încălcând principiul unității mecanicii cuantice, care prevede că informațiile nu pot fi distruse.
În absența unei teorii complete a gravitației cuantice, Barcelò, Liberati, Sonego și Visser au dezvoltat o nouă ipoteză alternativă, cea a stelelor negre, prin suprapunerea unor rezultate ale mecanicii cuantice cu altele ale relativității generale.
Stelele negre, spre deosebire de găurile negre, nu pierd informații pe măsură ce se evaporă. Cu toate acestea, nu rezolvă definitiv problema paradoxului informațional până când nu este complet exclusă formarea găurilor negre undeva în univers.
Prin urmare, teoria stelelor negre nu este soluția definitivă a paradoxului informațional, a cărui rezoluție definitivă va trebui probabil să aștepte dezvoltarea unei teorii complete a gravitației cuantice.
Formarea hipotetică a unei stele negre
Barcelò, Liberati, Sonego și Visser au arătat că, presupunând că prăbușirea gravitațională a unei stele este mult mai lentă decât căderea liberă a materialului de la suprafața stelei spre centrul său, unele efecte cuantice ( polarizarea vidului ) se pot opune în mod semnificativ colaps.împiedicând formarea unui orizont de evenimente și deci a unei găuri negre. În schimb, s-ar forma o stea neagră.
Caracteristici ipotetice ale unei stele negre
Câmpul gravitațional de lângă steaua neagră este aproape identic cu cel al unei găuri negre. Spre deosebire de o gaură neagră, stelele negre nu au nici un orizont de evenimente și nici o singularitate în centru, dar interiorul este complet umplut cu materie densă. În interiorul stelei negre, temperatura stelei crește pe măsură ce distanța de la centrul corpului ceresc scade. În cele din urmă, o stea neagră emite o radiație similară cu cea a lui Hawking, dar spre deosebire de radiația Hawking, radiația stelelor negre transportă informații și, prin urmare, principiul unității nu este încălcat (nu există pierderi de informații).
Notă
Bibliografie
- Carlos Barceló, Stefano Liberati, Sebastiano Sonego și Matt Visser, Scientific American (octombrie 2009) Black Stars, Not Black Holes
- Barceló, C.; Liberati, S.; Sonego, S.; Visser, M. (2008). Soarta colapsului gravitațional în gravitația semiclassică . Physical Review D 77: 044032. doi: 10.1103 / PhysRevD.77.044032.
- Visser, Matt; Barcelo, Carlos; Eliberează-te, Stefano; Sonego, Sebastiano (2009) "Mic, întunecat și greu: Dar este o gaură neagră?" , Bibcode: 2009arXiv0902.0346V, arΧiv : arXiv: 0902.0346 [gr-qc]
