A csillagok az ősidők óta lenyűgözték az embereket. A modern tudománynak köszönhetően elég sokat tudunk a csillagokról, azok különféle típusairól és felépítéséről. A téma ismerete folyamatosan frissül és tökéletesül; az asztrofizikusok számos elméleti csillaggal spekulálnak, amelyek léteznek az univerzumunkban. Az elméleti csillagok mellett vannak csillagszerű tárgyak, csillagászati struktúrák is, amelyek csillagnak néznek ki és viselkednek, de nem rendelkeznek azokkal a szabványos jellemzőkkel, amelyeket csillagnak nevezünk. A listán szereplő tárgyak a fizika kutatásának szélén vannak, és ezeket közvetlenül nem figyelték meg … még nem.
Quark csillag
Életének végén egy csillag összeomlik egy fekete lyukba, a fehér törpe vagy a neutron csillagba. Ha a csillag elég sűrű, mielőtt szupernóvá válna, akkor a csillagmaradványok neutroncsillagot képeznek. Amikor ez megtörténik, a csillag rendkívül forró és sűrűvé válik. Ilyen anyaggal és energiával a csillag megpróbál önmagában összeomlani, és szingularitást képez, de a közepén lévő fermion részecskék (ebben az esetben a neutronok) a Pauli elvnek felelnek meg. Elmondása szerint a neutronokat nem lehet ugyanabba a kvantumállapotba összenyomni, tehát az összeomló anyagtól taszítják őket, elérve az egyensúlyt.
A csillagászok évtizedek óta feltételezik, hogy a neutroncsillag egyensúlyban marad. A kvantumelmélet fejlődésével azonban az asztrofizikusok új típusú csillagokat javasoltak, amelyek akkor fordulhatnak elő, ha a neutronmag degeneratív nyomása megszűnik. Kvarccsillagnak hívják. Ahogy a csillagtömeg nyomása növekszik, a neutronok lebomlanak alkotóelemeikbe, felfelé és lefelé kvarkokba, amelyek nagy nyomás és nagy energia hatására szabad állapotban létezhetnek, ahelyett, hogy hadronokat, például protonokat és neutronokat állítanának elő. A "furcsa anyagnak" nevezett kvarcleves hihetetlenül sűrű, sűrűbb lenne, mint egy normál neutroncsillag.
Az asztrofizikusok még mindig vitatkoznak, hogy ezek a csillagok pontosan hogyan alakultak ki. Egyes elméletek szerint akkor fordulnak elő, amikor az összeomló csillag tömege a fekete lyuk vagy a neutroncsillag létrehozásához szükséges tömeg között van. Mások inkább egzotikus mechanizmusokat javasolnak. A vezető elmélet az, hogy a kvarccsillagok akkor képződnek, amikor a már létező furcsa anyag sűrű csomagjai, amelyek gyengén kölcsönhatásba lépő részecskékbe (WIMP-k) vannak csomagolva, ütköznek egy neutroncsillaggal, a magját idegen anyaggal ültetve és átalakulást kezdeményezve. Ha ez megtörténik, a neutroncsillag megtartja a "kéregét" a neutroncsillag anyagból, és hatékonyan tovább néz ki, mint egy neutroncsillag, de ugyanakkor furcsa anyaggal rendelkezik. Bár még nem találtunk kvarccsillagokat,sok megfigyelt neutroncsillag valószínűleg titokban van.
Promóciós videó:
Elektromos csillagok
Míg a kvarccsillag a csillag életének utolsó szakasza lehet, mielőtt meghal, és fekete lyukká válna, a fizikusok nemrégiben egy másik elméleti csillagot javasoltak, amely létezhet a kvarccsillag és a fekete lyuk között. Az úgynevezett elektromágneses csillag fenntarthatja az egyensúlyt a gyenge nukleáris erő és az elektromágneses erőként ismert elektromágneses erő közötti komplex kölcsönhatás révén.
Egy elektromos sugárzású csillagban a csillag tömegéből származó nyomás és energia nyomást gyakorol a kvarccsillag furcsa anyagmagjára. Az energia növekedésével az elektromágneses és a gyenge nukleáris erõk keverednek, így nincs különbség a két erõ között. Ezen az energiaszinten a kvarcok a magban leptonokká alakulnak, mint elektronok és neutrinók. A furcsa anyag nagy része neutrinókká alakul, és a felszabadult energia elegendő erőt fog biztosítani ahhoz, hogy megakadályozzák a csillag összeomlását.
A tudósok érdeklődnek egy elektromos csillag megtalálásáról, mert a mag jellemzői azonosak lennének a fiatal világegyetem jellemzőivel, egymilliárd másodperccel a Nagyrobbanás után. A világegyetem történetének ezen a pontján nem volt különbség a gyenge nukleáris erő és az elektromágneses erő között. Az akkori elméletek megfogalmazása meglehetősen nehéznek bizonyult, tehát egy elektromos csillag formájú lelet jelentősen hozzájárulna a kozmológiai kutatásokhoz.
Az elektromos sugárcsillagnak az univerzum egyik legsűrűbb tárgyának kell lennie. Az elektromosan csillogó csillag magja alma méretű lenne, de körülbelül két Föld tömege, tehát az ilyen csillag elméletileg sűrűbb lesz, mint bármely korábban megfigyelt csillag.
Tüskés tárgy - Zitkova
1977-ben Kip Thorne és Anna Zhitkova kiadott egy újabb csillagotípust, a Thorn-Zhitkova Object (OTZ) nevű csillagot. Az OTZ egy hibrid csillag, amelyet egy vörös szupergén és egy kicsi, sűrű neutroncsillag ütközése képez. Mivel a vörös szuper-csillag hihetetlenül nagy csillag, több száz évbe telik, mire a neutroncsillag először egyszerűen áttör a belső légkörbe. Miközben a csillagba hull, a két csillag orbitális középpontja (barycenter) a szupergáns közepe felé mozog. Végül a két csillag összeolvad és egy nagy szupernóvát és végül egy fekete lyukat képez.
Ha megfigyeltük, az OTZ kezdetben egy tipikus vörös szupergárdára hasonlít. Ennek ellenére az OTZ-nek számos szokatlan tulajdonsága lenne egy piros szupergárdához. Nem csak a kémiai összetétele különbözik, hanem a benne lévő neutroncsillag rádiófényeket is kibocsát. Meglehetősen nehéz megtalálni az OTL-t, mivel ez nem különbözik nagyban a közönséges piros szupergánstól. Ezenkívül az OTZ inkább nem a galaktikus környezetünkben alakul ki, hanem közelebb a Tejút központjához, ahol a csillagok jobban vannak csomagolva.
Ez azonban nem akadályozta meg a csillagászokat egy kannibál csillag keresésétől, és 2014-ben bejelentették, hogy a supergiant HV 2112 lehetséges OTZ lehet. A tudósok azt találták, hogy a HV 2112 szokatlanul nagy mennyiségű fémes elemet tartalmaz a vörös szupergombok számára. A HV 2112 kémiai összetétele megegyezik Thorne és Zhitkova által az 1970-es években javasoltakkal, így a csillagászok ezt a csillagot az első megfigyelt OTG erős jelöltének tekintik. További kutatásokra van szükség, de jó lenne azt gondolni, hogy az emberiség felfedezte az első kannibálcsillagot.
Fagyasztott csillag
Egy közönséges csillag éget hidrogénüzemanyagot, héliumot hoz létre, és a folyamatban született belső nyomással támogatja magát. De valamikor kifogy a hidrogén, és a csillagnak végül nehezebb elemeket kell égnie. Sajnos az ezekből a nehéz elemekből kifolyó energia nem annyira, mint a hidrogén, és a csillag elkezdi lehűlni. Amikor egy csillag szupernóvá vál, fém elemekkel vetíti fel az univerzumot, amelyek később részt vesznek új csillagok és bolygók kialakulásában. A világegyetem érett állapotában egyre több csillag robbant fel. Az asztrofizikusok kimutatták, hogy az univerzum öregedésével együtt növekszik annak teljes fémtartalma is.
A múltban gyakorlatilag nem volt fém a csillagokban, de a jövőben a csillagok jelentősen megnövelik a fémtartalmat. A világegyetem elöregedésével új és szokatlan típusú fémes csillagok alakulnak ki, ideértve a feltételezett fagyasztott csillagokat. Az ilyen típusú csillagokat az 1990-es években javasolták. A fémek sokféleségével az univerzumban az újonnan kialakult csillagoknak alacsonyabb hőmérsékletekre van szükségük, hogy fő szekvencia csillagokká váljanak. A legkisebb csillagok, amelyek tömege 0,04 csillag (a Jupiter tömegének nagysága szerint), fő szekvencia csillagokká válhatnak, fenntartva a magfúziót 0 Celsius fokos hőmérsékleten. Fagyosak lesznek, és fagyos jég felhők veszik körül. A távoli, távoli jövőben ezek a befagyott csillagok a hideg és a sötét univerzumban a közönséges csillagok többségét kiszorítják.
Magnetoszférikusan örökké összeomló tárgy
Mindenki már megszokta azt a tényt, hogy sok érthetetlen tulajdonság és paradoxon kapcsolódik a fekete lyukakhoz. Annak érdekében, hogy valamilyen módon megbirkózzunk a fekete lyuk matematikájával járó problémákkal, az elméletek egy sor csillag alakú tárgyat feltételeztek. 2003-ban a tudósok kijelentették, hogy a fekete lyukak nem valójában szingularitások, ahogyan azt korábban gondoltak, hanem egzotikus csillagfajták, amelyeket magnetoszférikusan örökre összeomló tárgynak hívnak (MVCO, MECO). Az MVCO modell célja egy elméleti probléma kezelése: az összeomló fekete lyuk kérdése úgy tűnik, hogy gyorsabban mozog, mint a fénysebesség.
Az MVCO olyan, mint egy átlagos fekete lyuk. A gravitáció meghaladja az anyagot, és az anyag önmagába kezd összeomlani. Az MVCO-ban azonban a részecskék ütközéséből származó sugárzás belső nyomást hoz létre, amely hasonló a csillag magjában a fúziós folyamat során keletkező nyomáshoz. Ez lehetővé teszi az MVCO számára, hogy abszolút stabil maradjon. Soha nem formál eseményhorizontot, és soha nem összeomlik. A fekete lyukak végül összeomlanak és elpárolognak, de az MVCO összeomlása végtelen időt vesz igénybe. Tehát az örökös összeomlás állapotában van.
Az MVCO elméletei sok fekete lyuk problémáját oldják meg, ideértve az információs problémát is. Mivel az MVCO soha nem összeomlik, nincs információ-megsemmisítési probléma, mint egy fekete lyuk esetében. Bármennyire csodálatosak is az MVKO elméletek, a fizikusok közössége nagy szkepticizmussal fogadja őket. Úgy gondolják, hogy a kvazárok fekete lyukak, amelyeket egy fényes akkumulációs korong vesz körül. A csillagászok abban reménykednek, hogy talál egy kvazárt az MVCO pontos mágneses tulajdonságaival. Eddig még nem találtak, de talán új, fekete lyukakat vizsgáló távcsövek világítják ezt az elméletet. Időközben az MVKO továbbra is érdekes megoldást kínál a fekete lyukak problémáira, de messze nem a vezető jelölttől.
Népesség Csillagok III
Már tárgyaltuk azokat a befagyott csillagokat, amelyek az univerzum vége felé jelennek meg, amikor minden túl fémes ahhoz, hogy forró csillagok képződjenek. De mi lesz a csillagokkal a spektrum másik végén? Ezeket a csillagokat, amelyeket az ősrobbanásból megmaradt elsődleges gázokból képeztek, III. Populációs csillagnak nevezzük. A csillagok népesség diagramját Waltor Baade vezette be az 1940-es években, és leírta egy csillag fémtartalmát. Minél idősebb a népesség, annál nagyobb a fémtartalom. Régóta csak két csillagpopuláció volt (az I. és a II. Populáció logikai névvel), de a modern asztrofizikusok komoly csillagkeresést kezdtek, amelyeknek a Nagyrobbanás után azonnal léteznie kellett volna.
Ezekben a csillagokban nem voltak nehéz elemek. Teljesen hidrogénből és héliumból álltak, lítiummal keveredve. A III. Lakosság csillagai abszurd módon fényesek és hatalmasak voltak, nagyobb, mint sok modern csillag. Udvaraik nemcsak a szokásos elemeket szintetizálták, hanem a sötét anyag megsemmisítésére irányuló reakciók táplálták őket. Nagyon kevés életet éltek, csak néhány millió évig. Végül ezeknek a csillagoknak az összes hidrogén- és hélium-üzemanyaga kiégett, nehézfém elemeket használtak fúzióhoz és felrobbantak, és a nehéz elemeket szétszórták az egész világegyetemben. Semmi sem maradt fenn a fiatal világegyetemben.
De ha semmi sem maradt fenn, miért kellene erre gondolkodnunk? A csillagászokat nagyon érdekli a III. Populáció csillagai, mivel ezek lehetővé teszik számunkra, hogy jobban megértsük, mi történt a Nagyrobbanásban és hogyan fejlődött a fiatal univerzum. És a fénysebesség segít ebben a csillagászoknak. Figyelembe véve a fénysebesség állandó nagyságát, ha a csillagászok hihetetlenül távoli csillagot találnak, akkor alapvetõen visszatekintnek az idõre. A csillagászok egy csoportja az Asztrofizikai és Űrtudományi Intézetből próbálják megnézni a Földtől legtávolabbi galaxiseket, amelyeket megpróbáltunk látni. Ezeknek a galaxisoknak a fényének több millió milliónak kellett volna megjelennie a Nagyrobbanás után, és a III. Népesség csillagainak fényét tartalmazhatják. Ezeknek a csillagoknak a tanulmányozása lehetővé teszi, hogy az csillagászok időben visszatekinthessenek. Ezenkívül a III. Népesség csillagjainak tanulmányozása azt is megmutatja, honnan jöttünk. Ezek a csillagok voltak az elsők, akik az Univerzumba olyan elemeket vettek magukba, amelyek életet adnak és szükségesek az emberi léthez.
Kvázi csillag
Nem szabad összetéveszteni egy kvazárral (objektum, amely csillagnak tűnik, de nem), a kvázi csillag egy csillag elméleti típusa, amely csak egy fiatal világegyetemben létezhetne. Az OTZ-hez hasonlóan, amiről már fentebb beszéltünk, a kvázi-csillagnak állítólag kannibál volt, de ahelyett, hogy egy másik csillagot elrejtett volna a központban, egy fekete lyukot rejt. A kvázi csillagoknak hatalmas III. Populációs csillagokból kellett volna kialakulniuk. Amikor a szokásos csillagok összeomlanak, szupernóvá válnak, és fekete lyukat hagynak. Kvázi-csillagokban a nukleáris anyag sűrű külső rétege az összes energiát elnyelte volna az összeomló magból, helyben maradt és nem menne szupernóvá. A csillag külső héja ép marad, míg a belső héj fekete lyukat képez.
Mint egy modern fúziós csillag, a kvázi-csillag elérné az egyensúlyt, bár nem csupán a fúziós energiát támogatná. A magból sugárzott energia, egy fekete lyuk nyomást gyakorolna a gravitációs összeomlás ellen. A kvázi-csillag táplálkozna az anyagból, amely a belső fekete lyukba esik, és energiát bocsát ki. Ennek az erőteljesen kibocsátott energianak köszönhetően a kvázi-csillag hihetetlenül fényes és 7000-szer hatalmasabb lenne, mint a Nap.
Végül azonban a kvázi-csillag körülbelül egymillió év elteltével elvesztette külső héját, és csak egy hatalmas fekete lyuk maradna. Az asztrofizikusok azt sugallták, hogy az ókori kvázi csillagok voltak a szupermasszív fekete lyukak forrása a legtöbb galaxis központjában, beleértve a miénket is. A Tejút ezen egzotikus és szokatlan ősi csillagok egyikével kezdődhet.
Preon csillag
A filozófusok évszázadok óta vitatják az anyag lehető legkisebb megoszlását. A protonok, neutronok és elektronok megfigyelésével a tudósok úgy gondolták, hogy megtalálják az univerzum alapvető szerkezetét. A tudomány előrehaladtával azonban a részecskék egyre kevésbé voltak, és az univerzum koncepcióját felül kellett vizsgálni. Feltételezés szerint a megosztás örökre folytatódhat, ám egyes teoretikusok a preonokat a természet legkisebb részecskéinek tekinti. A Preon egy pont részecske, amelynek nincs térbeli expanziója. A fizikusok az elektronokat gyakran pont részecskékként írják le, de ez a hagyományos modell. Az elektronoknak valójában egy expanziója van. Elméletileg a preonnak nincs. Ezek lehetnek a legalapvetőbb szubatomi részecskék.
Noha a preon kutatás jelenleg nem divatos, ez nem akadályozza meg a tudósokat abban, hogy megvitassák, hogyan nézhetnek ki a preon csillagok. A preoncsillagok rendkívül kicsik lennének, a méret egy borsó és egy futball-labda között lenne. Az ebbe az apró térfogatba csomagolt tömeg megegyezik a Hold tömegével. A csillagászati szabványok szerint a preoncsillagok világossá válnak, de sokkal sűrűbbek, mint a neutroncsillagok, amelyek a sűrűbb megfigyelt tárgyak.
Ezeket az apró csillagokat nagyon nehéz lenne látni, a gravitációs lencsék és a gammasugarak révén. Megfigyelhetetlen természetük miatt egyes teoretikusok a javasolt preoncsillagokat a sötét anyag jelöltjeinek tekintik. És mégis, a részecskegyorsítók kutatói elsősorban a Higg-bozonnal foglalkoznak, nem pedig preonokat keresnek, tehát létezésük hamarosan megerősítést nyer, vagy nem.
Planck csillag
A fekete lyukakkal kapcsolatos egyik legnagyobb kérdés a következő: mik ezek belülről? Számtalan könyvet, filmet és cikket tettek közzé erről a témáról, a fantasztikus spekulációtól a legnehezebb és legpontosabb tudományig. És még nincs konszenzus. A fekete lyuk középpontját gyakran szingularitásnak nevezik, amelynek végtelen sűrűsége és nincs térbeli mérete, de mit jelent ez valójában? A modern teoretikusok megpróbálják megkerülni ezt a homályos leírást, és megtudják, mi történik egy fekete lyukban. Az összes elmélet közül az egyik legérdekesebb az a feltevés, hogy a fekete lyuk közepén van egy csillag, a Planck csillag.
A javasolt Planck csillagot eredetileg arra tervezték, hogy megoldja a fekete lyuk információs paradoxonját. Ha a fekete lyukat szingularitási pontnak tekintjük, akkor kellemetlen mellékhatása van: az információk megsemmisülnek, behatolnak a fekete lyukba, megsértve a megőrzési törvényeket. Ha azonban van egy csillag a fekete lyuk közepén, akkor ez megoldja a problémát és segít a fekete lyuk eseményhorizontjának kérdéseivel is.
Mint kellett volna kitalálnod, a Planck csillaga furcsa dolog, amelyet azonban a hagyományos nukleáris fúzió támogat. A neve abból a tényből származik, hogy egy ilyen csillag energiasűrűsége megközelíti a Planckét. Az energia sűrűsége a tér egy régiójában található energia mértéke, és Planck sűrűsége hatalmas szám: 5,15 x 10 ^ 96 kilogramm / köbméter. Ez sok energiát igényel. Elméletileg annyi energia lehet az Univerzumban közvetlenül a Nagyrobbanás után. Sajnos soha nem fogunk látni egy Planck csillagot, ha egy fekete lyukban helyezkedik el, de ez a feltételezés lehetővé teszi számos csillagászati paradoxon megoldását.
Bolyhos labda
A fizikusok szeretnek vicces neveket állítani összetett ötletekre. A Bolyhos Golyó a legaranyosabb név, amire gondolhatott volna egy olyan halálos térrészre, amely azonnal megölhet. A bolyhos golyóelmélet abból a kísérletből származik, hogy egy fekete lyukat húrelméleti ötletekkel írnak le. Lényegében a bolyhos golyó nem valódi csillag abban az értelemben, hogy nem egy fúzió által táplált tüzes plazma miasma. Inkább az összefonódott energiahálók régiója, amelyet saját belső energiájuk támogat.
Mint fentebb említettük, a fekete lyukakkal kapcsolatos fő probléma az volt, hogy kitaláljuk, mi van benne. Ez a mély probléma mind kísérleti, mind elméleti rejtély. A standard fekete lyukak elmélete számos ellentmondáshoz vezet. Stephen Hawking megmutatta, hogy a fekete lyukak elpárolognak, ami azt jelenti, hogy minden bennük található információ örökre elveszik. A fekete lyukú modellek azt mutatják, hogy felületük nagy energiájú "tűzfal", amely elpárologtatja a beérkező részecskéket. A legfontosabb, hogy a kvantummechanika elméletei nem működnek, ha egy fekete lyuk szingularitására alkalmazzák.
A bolyhos labda megoldja ezeket a problémákat. Ahhoz, hogy megértsük, milyen bolyhos golyó van, képzeljük el, hogy kétdimenziós világban élünk, mint egy papírlapra. Ha valaki hengert helyez papírra, akkor azt kétdimenziós körként érzékeljük, még akkor is, ha ez az objektum három dimenzióban létezik. Elképzelhetjük, hogy arrogáns struktúrák léteznek világegyetemünkben; a húr elméletben brannak nevezik őket. Ha többdimenziós korok léteznének, akkor azokat csak a 4D-s érzékelésünkkel és a matematikával érzékelnénk. A vonósági teoretikusok azt sugallták, hogy amit fekete lyuknak nevezünk, az valójában a négydimenziós téridőn átmenő többdimenziós húrszerkezet alacsony dimenziós felfogása. Akkor a fekete lyuk nem lesz szingularitás; ez csak a tér-idő kereszteződése a többdimenziós húrokkal. Ez a kereszteződés a bolyhos labda.
Mindez ezoterikusnak tűnik, és sok kérdést vet fel. Ha azonban a fekete lyukak valójában bolyhos kusza, sok paradoxont megoldanak. Emellett kissé eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a fekete lyukak. Az egydimenziós szingularitás helyett a bolyhos gömbnek van bizonyos térfogata. De egy bizonyos mennyiség ellenére nincs pontos eseményhorizontja, határok "bolyhosak". Ezenkívül lehetővé teszi a fizikusok számára a fekete lyuk leírását a kvantummechanika elveinek felhasználásával. Különben is, a bolyhos labda vicces név, amely felhígítja szigorú tudományos nyelvünket.
A listverse.com anyagai alapján
Ilya Khel