Eine Auswahl von NASA-Bildern, die ein Schwarzes Loch darstellen. Elen11 / iStock
Schwarze Löcher sind eine der gewaltigsten zerstörerischen Kräfte im Universum. Und während sich Gegensätze im Magnetismus anziehen, sind die Konzepte von Schöpfung und Zerstörung in Bezug auf Schwarze Löcher nicht konventionell benachbart. Aber was ist, wenn Schwarze Löcher wirklich etwas erschaffen?sehr groß?
Ein Team von Wissenschaftlern hat eine neue Theorie vorgeschlagen, in der sie dies tun: Schwarze Löcher können nicht nur Raum und Zeit in eine Singularität von extrem hoher Dichte biegen. Sie können auch "einen kontinuierlichen Übergang zwischen dem Inneren eines Schwarzen Lochs und dem Anfang" induziereneines neuen Universums, "nach eine Studie, die kürzlich auf einem Preprint-Server freigegeben wurde Mit anderen Worten, die Studie legt nahe, dass sich Schwarze Löcher tatsächlich in eine Art mehrdimensionales Objekt, das als Brane bezeichnet wird, eingraben und in einem anderen kolossalen Urknall ein völlig neues Universum hervorbringen könnten.
Diese Idee basiert jedoch auf der Stringtheorie, einer Ansammlung von Ideen mit dem Ziel, alle Kräfte in der Natur zu vereinen. Es ist also ein großes "Vielleicht". Aber die Idee allein hebt das faszinierende Geheimnis hervor, das uns das unbekannte innere Geschehen von Schwarzen Löchern darstelltUnd abgesehen von einem magischen Raumschiff, das uns durch den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs lebendig führen kann, können wir immer noch versuchen, es mit Mathematik anzugehen.
'Patching' einer Schwarzloch-Singularität in einen Urknall
Einsteins Vakuumfeldgleichungen für die Schwerkraft führen uns zu einer Singularität, in der sich das Raum-Zeit-Gewebe von der Ebene weg krümmt. Und in Schwarzen Löchern geht diese Krümmung weit über das hinaus, was wir in gewöhnlichen Gravitationsfeldern um Sterne oder Planeten erwartenein Ort, an dem die Gesetze der klassischen Physik aus der Zeit von Sir Isaac Newton zusammenzubrechen beginnen. Aber laut der Studie geschieht dieser "Zusammenbruch" in der klassischen Physik auch innerhalb Urknallbedingungen wenn ein Universum geboren wird.
Einige hundert Jahre später hofften die Quantenphysiker, einen Weg zu finden, Einsteins Gravitationstheorie in ein Quantenschema zu integrieren. Jeder Versuch, alle physikalischen Theorien der Quantenphysik zu vereinheitlichen, müsste jedoch auch Singularitäten wie Schwarze Löcher berücksichtigenund Urknall. Dies ist, was die jüngste Studie vorgibt zu tun. "[W] Wir schlagen einen Weg vor, um gleichzeitig Schwarzes Loch und kosmologische Singularitäten durch Hinzufügen eines einzelnen Objekts zur effektiven Feld- und Theoriebeschreibung von Raum, Zeit und zu lösenMaterie ", sagten die Forscher in ihrer Studie.
"Dieses Objekt ist eine [n] S-Brane, ein relativistisches Objekt, das eine raumähnliche raumähnliche Hyperfläche der Raumzeit einnimmt und eine positive Spannung trägt, aber die Energiedichte verschwindet", fügten die Forscher hinzu. "Dieses Objekt verletztdie üblichen Energiebedingungen und ermöglicht damit eine Auflösung von Raum-Zeit-Singularitäten. "Unter Verwendung von zwei mathematischen Darstellungen des Urknalls und des Schwarzen Lochs - die Penrose-Diagramme der expandierenden Kosmologie und das Penrose-Diagramm des Schwarzchild-Schwarzen Lochs - die AutorenVersuchen Sie, die "wellige" Singularität beider Diagramme wie ein Patch zusammenzubringen. Wenn dies möglich ist und es ist ein großes "Wenn", würden sie eine theoretische Beschreibung eines Schwarzen Lochs erstellen, dessen Singularität zu einem neuen Universum führt.
Die Stringtheorie könnte darauf hinweisen, was jenseits des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs passiert.
Offensichtlich dies ist nicht das erste Mal Ein Wissenschaftler hat vorgeschlagen, dass ein Schwarzes Loch ein neues Universum jenseits seines Ereignishorizonts hervorbringen könnte, aber viele von ihnen stützen sich auf Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, um die beiden Penrose-Modelle des Urknalls und des Schwarzen Lochs zusammenzubringen, was auf Probleme stößtUm dies zu umgehen, nehmen die Forscher an, dass die Superstringtheorie - die auf die Möglichkeit einer einheitlichen Theorie aller Kräfte in der Natur hinweist - den Trick machen könnte, den die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik allein noch zu tun haben.
In der Stringtheorie betrachten wir das Universum anstelle von Teilchen im Raum als erweiterte Objekte: Strings, die in zehn Raum-Zeit-Dimensionen existieren wir leben in drei und erleben die vierte: Zeit. Ein Objekt, das in der Mathematik auftauchtDie als Brane bezeichnete Stringtheorie ist mehrdimensional. Wenn Wissenschaftler neue Wege zur Beschreibung von Branes finden, führen sie häufig zu neuen Fortschritten in der Stringtheorie als solche. Hier schlägt die Studie einen bestimmten Typ eines mehrdimensionalen Objekts vor, das als S-Brane bezeichnet wirdExistenz innerhalb des unpassierbaren Horizonts eines Schwarzen Lochs an der Singularität, die als Transitmittel zwischen einem Schwarzen Loch und der Geburt eines neuen Universums dienen könnte.liest die Studie.
Zugegeben, es ist viel Mathematik höherer Ordnung erforderlich, um die Komplexität der Studie der Forscher vollständig zu erfassen, die wiederum noch nicht von Experten begutachtet wurde. Und dies bedeutet absolut nicht, dass Schwarze Löcher tatsächlich Tore zu jungen Universen sindDa wir aus der Zerstörung und dem Zusammenbruch von Sternen in unserem Universum geboren wurden, müssen wir alle Theorien berücksichtigen, um unser wissenschaftliches Verständnis des Kosmos zu verbessern. Mit anderen Worten, wir wissen immer noch nicht, was innerhalb von Schwarzen Löchern passiert, aber die Stringtheorie gibt esuns eine einzigartige Perspektive in das, was passieren könnte jenseits des Ereignishorizonts .