Քվանտային էֆեկտները կարող են վերացնել սև խոռոչների սինգուլյարությունները

Նոր հայացքներ սև խոռոչների սինգուլյարությունների վերաբերյալ

Տասնամյակներ շարունակ սև խոռոչները եղել են հիացմունքի և առեղծվածի առարկա, հատկապես նրանց կենտրոններում կանխատեսվող սինգուլյարությունների պատճառով։ Այս սինգուլյարությունները, որտեղ տարածաժամանակի կորությունը դառնում է անվերջ, մարտահրավեր են նետում ֆիզիկայի մեր ըմբռնմանը։ Սակայն նոր հետազոտությունները ենթադրում են, որ քվանտային էֆեկտները կարող են լուծել այս խնդիրը՝ ամբողջությամբ վերացնելով սինգուլյարությունների անհրաժեշտությունը։

Սինգուլյարությունների խնդիրը

Սինգուլյարությունները առաջանում են Էյնշտեյնի դաշտային հավասարումների լուծումներից, որոնք առաջին անգամ նկարագրվել են Կարլ Շվարցշիլդի կողմից 1916 թվականին։ Այս անվերջ խտության և զրո ծավալի կետերը հակասում են մեզ հայտնի ֆիզիկայի օրենքներին։ Շատ գիտնականների համար սինգուլյարության գաղափարը եղել է անհայտի փոխարինող՝ նշելով ընդհանուր հարաբերականության խախտումը ծայրահեղ պայմաններում։

Չնայած տեսական մարտահրավերներին, սև խոռոչների գոյության ապացույցները շարունակում են աճել։ Հիմնական ձեռքբերումներից են ձգողական ալիքների հայտնաբերումը սև խոռոչների միաձուլումից և Հորիզոնի իրադարձությունների աստղադիտակի (EHT) կողմից ստացված հեղափոխական պատկերները։ Այնուամենայնիվ, այս դիտարկումները չեն տվել վերջնական պատասխաններ սինգուլյարությունների գոյության կամ բնույթի վերաբերյալ։

Սև խոռոչների այլընտրանքային մոդելներ

Վերջերս *Journal of Cosmology and Astroparticle Physics* (JCAP) ամսագրում հրապարակված հոդվածում հետազոտողները ներկայացրեցին սև խոռոչների երեք հիմնական մոդելներ՝

• Ստանդարտ սև խոռոչներ. Կանխատեսված դասական ընդհանուր հարաբերականության կողմից՝ ներառյալ սինգուլյարություն և իրադարձությունների հորիզոն։
• Կանոնավոր սև խոռոչներ. Վերացնում են սինգուլյարությունը, բայց պահպանում են իրադարձությունների հորիզոնը։
• Սև խոռոչների նմանակողներ. Օբյեկտներ, որոնք կրկնօրինակում են սև խոռոչների արտաքին հատկությունները, բայց չունեն սինգուլյարություն և իրադարձությունների հորիզոն։

Այս մոդելները ենթադրում են, որ քվանտային էֆեկտները կարող են «բուժել» սինգուլյարությունը՝ առաջարկելով սև խոռոչների ֆիզիկայի ավելի ամբողջական ըմբռնում։ Օրինակ՝ կանոնավոր սև խոռոչները և նմանակողները կարող են ձևավորվել գործընթացներով, որոնք տարբերվում են ստանդարտ սև խոռոչներից, և նրանք նույնիսկ կարող են փոխակերպվել միմյանց որոշ պայմաններում։

Դիտարկումների մարտահրավերները և հնարավորությունները

Սև խոռոչների ուսումնասիրության հիմնական մարտահրավերներից մեկն այն է, որ ներկայիս դիտարկումները հիմնականում կենտրոնանում են նրանց արտաքին հատկությունների վրա։ Ձգողական ալիքները և EHT պատկերները տեղեկատվություն են տալիս իրադարձությունների հորիզոնի մոտ նյութի և լույսի վարքագծի մասին, բայց քիչ տեղեկություն են տալիս ներքին կառուցվածքի վերաբերյալ։

Այնուամենայնիվ, հետազոտողները հավատում են, որ Էյնշտեյնի կանխատեսումներից նուրբ շեղումները կարող են բացահայտել այս օբյեկտների իրական բնույթը։ Օրինակ՝ բարձր լուծաչափով պատկերները կարող են հայտնաբերել անսպասելի մանրամասներ նմանակողների շուրջ լույսի ծռվածության մեջ, ինչպիսիք են ավելի բարդ ֆոտոնային օղակները։ Նմանապես, ձգողական ալիքները կարող են ցույց տալ անոմալիաներ, որոնք համատեղելի են ոչ դասական տարածաժամանակի երկրաչափությունների հետ։ Հորիզոն չունեցող օբյեկտների մակերևույթից ջերմային ճառագայթումը նույնպես կարող է արժեքավոր հուշում լինել։

Առաջընթացի ուղին

Տեսական ըմբռնման և թվային մոդելավորման առաջընթացը, ըստ ակնկալիքների, կուղղորդի ապագա դիտարկումները։ Նոր գործիքների և տեխնիկաների մշակման միջոցով գիտնականները նպատակ ունեն փորձարկել սև խոռոչների այլընտրանքային մոդելները և կատարելագործել իրենց տեսությունները։ Տեսության և դիտարկման այս փոխգործուն գործընթացը կարող է ի վերջո հանգեցնել քվանտային ձգողականության տեսության զարգացման՝ կամրջելով ընդհանուր հարաբերականության և քվանտային մեխանիկայի միջև եղած բացը։

Ինչպես նշել է ուսումնասիրության հեղինակներից մեկը՝ Ստեֆանո Լիբերատին, «Մենք մուտք ենք գործում մի դարաշրջան, որտեղ մեր առջև բացվում է հսկայական և չուսումնասիրված տարածք»։ Հետազոտության համագործակցային բնույթը, որը ձևավորվել է Միջազգային առաջադեմ հետազոտությունների դպրոցի (IFPU) աշխատաժողովի քննարկումներից, ընդգծում է միջառարկայական մոտեցումների կարևորությունը բարդ գիտական հարցերի լուծման գործում։

Ամփոփելով՝ սև խոռոչների և նրանց սինգուլյարությունների ըմբռնման որոնումը դեռևս ավարտված չէ։ Այնուամենայնիվ, այլընտրանքային մոդելների խոստումն ու հեղափոխական հայտնագործությունների հնարավորությունը այս ոլորտը դարձնում են ձգողականության հետազոտության համար հուզիչ ժամանակաշրջան։

Աղբյուրներ՝ Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), IFPU աշխատաժողով