Der Kern eines Schwarzen Lochs könnte ein seltsamer "Planck-Stern" sein

Es gibt viele interessante Theorien über Schwarze Löcher und was in ihnen passiert.Die Vorstellung, dass einmalMaterie tritt in den Ereignishorizont um die Singularität ein, nichts, nicht einmal Photonen selbst, kann entkommen, ist eine Idee.

Traditionell dachten wir, dass in Schwarzen Löchern alle Materie, die das Schwarze Loch verbraucht, in einen winzigen, unendlich dichten Punkt komprimiert wird - eine Singularität.Da die Krümmung der Raumzeit innerhalb dieses unendlich dichten Punktes ebenfalls unendlich wird, können wir nicht wissen, was innerhalb einer Singularität passiert. Einige Erklärungswege scheinen sogar einigen universellen Gesetzen zu widersprechen.

Tatsächlich neigt die Mathematik dazu, zusammenzubrechen, wenn wir versuchen, eine Singularität zu modellieren, was zu wilden Ergebnissen führen kann. Allerdings aObwohl es so aussieht, als ob Schwarze Löcher nicht existieren sollten ich meine, es ist irgendwie unlogisch diese Materie kann zu einem unendlich kleinen Punkt zusammenbrechen, Sie sind mathematisch mit bestimmten theoretischen Modellen des Universums kompatibel.

Viele Physiker haben im Laufe der Jahre verschiedene Theorien entwickelt, die mit der Idee argumentieren, dass die Mathematik ist konsistent, oder dass eine Singularität überhaupt existieren könnte. Eine solche Theorie ersetzt eine Singularität durch etwas jenseits des Seltsamen - bekannt als Planck-Stern oder manchmal genannt ein dunkler Stern.

Was ist die Planck-Länge?

Um einen Planck-Stern zu verstehen, müssen wir zuerst etwas namens Planck-Länge verstehen. Im Grunde genommen ist die Planck-Länge die kleinstmögliche Maßeinheit. Wie klein ist sie? Nun, sie ist ungefährgleich bis 1,6 x 10^-35 m, mit anderen Worten, es sind ungefähr 10^-20 mal die Größe eines Protons oder etwa aBillionen mal kleiner als ein Proton - eines der kleinsten existierenden Teilchen.Es ist also sehr, sehr klein.

Da diese Zahlen schwer zu verstehen sind, vergleichen wir sie mit etwas, das wir mit unseren eigenen Augen wahrnehmen können – wie zum Beispiel einer einzelnen Haarsträhne. Diese Haarsträhne ist vergleichbare Größe zum beobachtbaren Universum als zu einer einzelnen Planck-Länge.

Forscher Joe Wolfe, von der Universität von New South Wales, erklärt weiter: „Um Ihnen eine Vorstellung zu geben, vergleichen wir es mit der Größe eines Atoms, das bereits etwa 100.000 Mal kleiner ist als alles, was Sie mit bloßem Auge sehen können [die Größe eines Atoms beträgt etwa 0,0000000001 Meter].dass Sie den Durchmesser eines Atoms in Planck-Längen gemessen und eine Planck-Länge pro Sekunde abgezählt haben. Um einfach den Atomdurchmesser in Planck-Längen zu messen, würde man das 10.000.000-fache des aktuellen Alters des Universums benötigen."

Was ist ein Planck-Stern?

In einer Theorie wird ein Planck-Stern als kompakter, exotischer Stern theoretisiert, der innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs existiert und entsteht, wenn die Energiedichte eines kollabierenden Sterns die Planck-Dichte erreicht.Planck-Dichte ist der Planck Masse vermutlich das kleinste mögliche Schwarze Loch geteilt durch Planck Volumen dies ist eine Würfellänge nach Planck, 4,22 x 10^-105 Kubikmeter oder ungefähr 5,1 x 10⁹⁶g/cm³.

In einem Planck-Stern wird die Materie auf den kleinstmöglichen Maßstab komprimiert – die Planck-Länge. Wenn ein Schwarzes Loch birgt in seinem Kern einen Planck-Stern, die Materie wäre nicht unendlich komprimiert, sondern hätte tatsächlich ein verschwindend winziges Volumen - also die knifflige Singularität.

Da ein Planck-Stern keine Singularität ist, hätte ein Schwarzes Loch, das einen Planck-Stern enthält, keinen Ereignishorizont, da die Anziehungskraft die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten würde. Für äußere Beobachter wäre die Anziehungskraft jedoch immer noch sostark, dass er wie ein Ereignishorizont aussieht und sich verhält. Wie können wir also feststellen, ob sich im Zentrum des Schwarzen Lochs ein Planck-Stern befindet oder nicht?

Das Schwarze Loch Informationsparadox

Der renommierte Physiker Stephen Hawking hat eine Lösung für dieses Rätsel gefunden. Er schlug vor, dass Wärmestrahlung spontan aus Schwarzen Löchern entweicht – was die Existenz von etwas namens Hawking-Strahlung behauptet.

Hawking vorgeschlagen, dass Paare von subatomare Teilchen mit negativer und positiver Energie wird entstehen natürlich in der Nähe des Ereignishorizonts und dass das positive Teilchen der Umgebung des Schwarzen Lochs entkommt und dabei ein Quantum Hawking-Strahlung emittiert. Gleichzeitig die Teilchen mit negativer Energieim Schwarzen Loch verschwinden - seine Masse reduzieren, bis es in einem letzten Strahlungsausbruch vollständig verschwindet.

Um es einfach auszudrücken, Hawking-Strahlung ist die Art und Weise, in der Schwarze Löcher schließlich und langsam verdampfen und die verlorenen Teilchen am Ende ihrer langen, langen Lebensdauer voraussichtlich etwa 14 Milliarden Jahre wieder emittieren.

Es stellte sich heraus, dass Hawking möglicherweise Recht hatte. In Papieren veröffentlicht letztes Jahr, Physiker enthüllten, dass sie dem Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs nahe sind, das sich mit diesem angeblichen Informationsverlust befasst und schließlich zu unserem Planck-Stern zurückkehrt. Wir werden es schaffen...

Die Theorie von Hawking führt zu dem Schluss, dass ein Schwarzes Loch in einer endlichen Zeit in ferner Zukunft vollständig verdampfen wird. In diesem Fall wird es nur eine endliche Menge an Informationen aussenden, die in dieser Hawking-Strahlung kodiert sind.Wenn wir anehmen Sie an, dass zu diesem Zeitpunkt bereits mehr als die Hälfte der Informationen emittiert wurde, dann jedes ausgehende Partikel emittiertmuss mit all der Hawking-Strahlung verschränkt sein, die das Schwarze Loch zuvor emittiert hat. Dies erzeugt ein Paradox, weil ein Prinzip namens "Monogamie der Verschränkung" erfordert, dass das austretende Teilchen nicht gleichzeitig vollständig mit zwei unabhängigen Systemen verschränkt werden kann.

Forscher glauben jetzt, dass sie den Code endlich geknackt haben und bewiesen haben, dass man, wenn man in ein Schwarzes Loch tauchen sollte, sicher spaghettiert und völlig auseinandergerissen würde, aber die Atome, die dich einst gemacht haben, und die Informationendie in diesen Atomen enthalten sind, kehren schließlich in den Weltraum zurück, was den Verletzungen der sogenannten ein Ende setzt.Einheitstheorie, wobei uns die Quantenphysik sagt, dass die Informationen aus der Gegenwart und Vergangenheit des Universums jederzeit erhalten bleiben müssen.

Laut Quantum Magazin, "Physiker dachten, sie hätten das Paradox 2004 mit dem n gelöstOtion der Komplementarität eines Schwarzen Lochs. Gemäß diesem Vorschlag werden Informationen, die den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs kreuzen, sowohl nach außen reflektiert als auch nach innen geleitet, um niemals zu entkommen. Weil kein einzelner Beobachter jemals sowohl innerhalb als auch außerhalb des Horizonts des Schwarzen Lochs sein kann, niemand kann beide Situationen gleichzeitig miterleben und es entsteht kein Widerspruch."

Das bringt uns zu...

Das Firewall-Paradox:

2012 wurde das Firewall-Paradox neu interpretiert. Die Firewall ist ein hypothetisches Phänomen, bei dem ein Beobachter, der in ein Schwarzes Loch fällt, am Ereignishorizont auf hochenergetische Quanten trifft.

Kein Physiker war in der Lage zu erklären, was genau passiert, wenn ein Schwarzes Loch subatomare Teilchen verbraucht oder wie Informationen in Form von Quanten aus einem Schwarzen Loch austreten können. Das traditionelle Verständnis der Physik besagt immer, dass alle Materie von einemSchwarzes Loch würde für externe Beobachter sofort verloren gehen, sobald es in den Ereignishorizont und die Singularität gesaugt wird. Ein Astronom namens Joseph Polchinkski und mehrere seiner Mitarbeiter vermuteten jedoch, dass Die Verschränkung zwischen dem einfallenden Teilchen und dem austretenden Teilchen wird irgendwie sofort gebrochen. Dies würde große Energiemengen freisetzen, eine "Schwarze-Loch-Firewall" am Ereignishorizont des Schwarzen Lochs erzeugen und uns daran hindern, die Informationen zu beobachten.

Andere Physiker haben vorgeschlagen, dass die austretenden und einfallenden Teilchen irgendwie durch Wurmlöcher verbunden sind. Eine andere Idee, die von String-Theoretikern vertreten wurde, stellt Schwarze Löcher als „Fuzzballs“ ohne Singularität und ohne Ereignishorizont vorDer Ereignishorizont ist ein verworrener Ball aus Saiten – diese grundlegenden Energieeinheiten, von denen die String-Theorie sagt, dass sie auf verschiedene komplizierte Arten schwingen, um sie zu erzeugen Raum-Zeit und all die Kräfte und Teilchen darin. Anstelle eines Ereignishorizonts hat ein Fuzzball eine „unscharfe“ Oberfläche, die eher der eines Sterns oder Planeten ähnelt.

Samir Mathur, ein String-Theoretiker an der Ohio State University, glaubt, dass Fuzzballs die wahre Quantenbeschreibung eines Schwarzen Lochs sind und ist zu einem lautstarken Verfechter seiner selbstbeschriebenen „Fuzzball-Vermutung“ geworden, die das Konzept erweitert.

Diese sogenannten Fuzzballs würden die Kluft zwischen klassischer und Quantenmechanik lösen, zumindest was unsere Sicht auf Schwarze Löcher betrifft. Diese Theorie bringt jedoch ihre eigenen einzigartigen Probleme mit sich – nämlich wirmüsste die Struktur von Schwarzen Löchern selbst neu denken und den Ereignishorizont und die Singularität durch etwas völlig Neues ersetzen.

Unabhängig davon, ob die traditionelle Sichtweise von Schwarzen Löchern richtig oder falsch ist oder etwas dazwischen liegt, gibt es noch viel zu tun, um ihre Existenz mit der modernen Physik in Einklang zu bringen. Ein Planck-Stern könnte der Beginn eines neuen Verständnisses sein,oder nicht ..... die Zeit wird es zeigen.

Bist du immer noch verwirrt? Eine kurze Zusammenfassung

Sie fragen sich vielleicht, wie Planck-Sterne in die Paradoxe passen, die wir hier betrachtet haben. Lassen Sie uns alles miteinander verbinden und helfen, die Definition von Planck-Sternen zu vereinfachen.

Planck-Sterne sind theoretische Objekte, in denen ein massereicher Stern zusammenbricht und was normalerweise zu einer Singularität wird - wo die Dichte der Raumzeit unendlich ist, was bedeutet, dass nichts entkommen kann - stattdessen ein Planck-Stern wird, bei dem der Kollaps durch eine Form vonAbstoßung durch Energiedichte, die aus der Heisenbergs Unsicherheitsprinzip, bevor das Objekt einen unendlich dichten Punkt erreicht. Das Ergebnis ist ein Objekt, das nicht viel größer ist als die Planck-Länge, die zufällig die kleinste Maßeinheit ist.

Da dies eine unentrinnbare Singularität durch etwas extrem Kleines, aber nicht unendlich Dichtes ersetzt größer als die Planck-Skala, aber nicht um viele Größenordnungen, würde dies die Auflösung einer Vielzahl von Paradoxien über die Funktionsweise von Materie und Energie ermöglichenin und um Schwarze Löcher - allerdings nicht ohne dabei einige neue Fragen aufzuwerfen.

Die größte Verschiebung ist, dass die Existenz eines Planck-Sterns im Zentrum eines Schwarzen Lochs das Informationsparadox vollständig beseitigen würde, da ein Planck-Stern genug Volumen und Dichte hat, um sicherzustellen, dass Informationen über Materie und die Quantenzustände vonMaterie, die von einem Schwarzen Loch verschlungen wird, wird nicht zerstört - und damit auch ein Widerspruch zwischen der Theorie des Schwarzen Lochs und der Allgemeinen Relativitätstheorie beseitigt. Wenn Sie verwirrt sind, was mit Information gemeint ist, versuchen Sie es so zu formulieren: Wo befinden Sie sich gerade, sindSie in Bewegung, in welchem ​​Quanten-Zustand befinden Sie sich usw. Das sind alles Informationen.

Interessanterweise wird angenommen, dass der Planck-Stern im Zentrum eines Schwarzen Lochs weiter wachsen würde, wenn mehr Materie hineinfällt. Schließlich würde der Planck-Stern so viel Materie und Information verbrauchen, dass er sich mit dem Ereignishorizont kreuzen würde - alles verursachendieser Informationen ausgewiesen werden blitzschnell.

Der Planck-Stern beseitigt auch das Firewall-Paradoxon, da es einige interessante Auswirkungen darauf gibt, wie das Universum abprallen und knirschen könnte, aber diese werden in den nächsten Tagen Gegenstand eines neuen Artikels sein.

Insgesamt sind Planck-Sterne interessante, aber komplizierte Ideen darüber, wie Schwarze Löcher funktionieren könnten. Ich überlasse es den Astronomen zu entscheiden, ob sie ein brauchbarer Ersatz für den Singularitätssatz sind oder nicht.