Juni 26, 2022

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Eine neue physikalische Theorie legt nahe, dass Schwarze Löcher der Schlüssel zu den Expansions- und Kontraktionszyklen des Universums sind

Eine neue physikalische Theorie legt nahe, dass Schwarze Löcher der Schlüssel zu den Expansions- und Kontraktionszyklen des Universums sind

Das Universum dehnt sich aus. Niemand mit irgendeiner Erfahrung in Astronomie oder Physik widerspricht dieser Tatsache.

Ebenso bestreitet niemand wirklich, dass sich das Universum irgendwann in Milliarden von Jahren ausdehnen wird sehr weit– Keine Energie mehr für weitere Expansion. An dieser Stelle muss sich etwas ändern. Hier beginnt die Kontroverse.

Es gibt neue Falten in diesem kosmologischen Argument, und es ist durcheinander. entsprechend Neue Studie Von den Kosmologen Daniela Pérez und Gustavo Romero, beide vom argentinischen Institut für Röntgenstrahlen, hat sich das Universum wiederholt ausgedehnt und zusammengezogen, und große schwarze Löcher sind einige der einzigen Dinge, die diese endlosen Zyklen der Zerstörung und Erneuerung überlebt haben. Diese Zyklen sind Teil dessen, was Kosmologen einen potenziellen „kosmischen Sprung“ nennen.

Das mathematische Modell eines theoretischen Schwarzen Lochs steht im Mittelpunkt der Peer-Review-Studie von Perez und Romero, die letzten Monat in der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde. körperliche Untersuchung d.

„Unser Hauptergebnis ist, dass die Lösung ein dynamisches Schwarzes Loch darstellt, das in allen Perioden des kosmologischen Regressionsmodells vorhanden ist“, schrieben sie.

Mit anderen Worten, das Schwarze Loch von Perez und Romero überlebte, als alles um es herum ausgelöscht wurde, als das Universum auf dem Weg zu einer endgültigen Erholung zusammenbrach.

Es ist eine überzeugende Entdeckung. Die Frage nach der Rolle eines Schwarzen Lochs im zurückprallenden Universum ist „eindeutig faszinierend“, sagte Leandros Perivolaropoulos, ein Physiker an der Universität von Ioannina in Griechenland, der nicht an der Studie beteiligt war, gegenüber The Daily Beast, „und dieses Papier kann als solches angesehen werden ein erster Versuch, dem entgegenzuwirken.“ .

Aber Vorsicht: In der Argumentation von Perez und Romero werden viele Annahmen getroffen. Es ist möglich, dass in dem Moment, in dem das Universum von Kontraktion zu Expansion springt, alle Regeln, die unser Verständnis der Physik leiten, aus dem Fenster verschwinden. Vielleicht versuchen wir, das Unergründliche zu verstehen.

„Die Allgemeine Relativitätstheorie selbst bricht sowohl in der Singularität des Schwarzen Lochs als auch in der Bounce-Singularität zusammen“, sagte Perivolaropoulos. „Daher kann jede darauf basierende Schlussfolgerung nicht ernst genommen werden.“

Mit anderen Worten, in dem Moment, in dem das Universum kurz vor dem Aufprall auf seine kleinste Größe zusammenbricht, hört die Schwerkraft auf, normal zu funktionieren. Das meinen wir mit Singularität: eine Ausnahme von den Gesetzen der Physik. Wir haben keine Ahnung, wie sich ein Schwarzes Loch verhalten wird, wenn die Regeln nicht gelten.

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Perivolaropoulos fügte hinzu, dass die Methoden von Perez und Romero „ein großes Verbesserungspotenzial haben, um es milde auszudrücken“.

Die Allgemeine Relativitätstheorie selbst bricht sowohl in der Schwarzloch-Singularität als auch in der Rückstoß-Singularität zusammen. Daher kann eine darauf basierende Schlussfolgerung nicht ernst genommen werden.

Leandros Perivolaropoulos, Universität Ioannina

Um es klar zu sagen, die Grundidee, dass sich das Universum wiederholt ausdehnt und zusammenzieht, ist nicht neu. Die kosmische Regression ist eine von mehreren führenden Theorien unter Kosmologen, die den Ursprung und das Schicksal des Universums untersuchen.

Tatsächlich glaubt mindestens ein Team von Wissenschaftlern, dass unser 13,7 Milliarden Jahre altes Universum am Ende seiner letzten Expansionsphase steht, und Sie können wieder mit dem Vertrag beginnen In etwa hundert Millionen Jahren ist es auf dem Weg zu einem neuen Sprung in ein paar Milliarden oder mehreren zehn Milliarden Jahren.

Alternative Theorien darüber, wie das Universum enden könnte, beinhalten, dass das Universum langsamer wird und einfriert, in sich zusammenbricht oder sich in unendliche fragmentierte Taschenuniversen dreht. Bei all den Optionen ist klar, warum Cosmic Bounce so viel Aufmerksamkeit auf sich zieht. Es ist eine nette Art, einige der seltsamen Dinge zu erklären, die wir im Weltraum um uns herum sehen.

Erstens könnte es helfen zu erklären, warum es in einem Universum, das größtenteils einheitlich leer ist, so seltsame, verstreute Stoffklumpen gibt. Galaxien. Sterne. Planeten. Personen. Unregelmäßigkeiten im Raum sind ein Nebenprodukt unendlicher Expansion und Kontraktion.

Bounce könnte auch für die größten Schwarzen Löcher sinnvoll sein. Genauer gesagt die „enorme“ Vielfalt, die milliardenfach größer ist als unsere Sonne und die eine so starke Gravitationskraft auf den Raum um sie herum ausübt, dass nicht einmal Licht entweichen kann.

Bisher haben wir zwei dieser massiven Schwarzen Löcher mit Hilfe eines neuen globalen Satzes von Radioteleskopen namens Event-Horizon-Teleskop. man beobachtete Im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße. war der andere Gesehen im Herzen von Messier 87einer 54 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie.

Ein Schwarzes Loch enthält das, was einer Singularität am nächsten kommt – eine Ausnahme von den anerkannten Regeln der Physik –, die wir direkt mit unseren Teleskopen beobachten können. Im Herzen eines unglaublich dichten schwarzen Lochs bröckelt unser Verständnis des Universums. Wie Perivolaropoulos sagte.

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Etwas so Großes und Intensives hat etwas Besonderes. Dies ist etwas Besonderes, das den größten Schwarzen Löchern helfen könnte, jedes Mal zu überleben, wenn das Universum zurückprallt und alles andere zu einer Art weichem Teig aus Materie und Energie komprimiert wird.

Ihr Überleben kann der Schlüssel sein. Vielleicht, nur vielleicht, ist es kein Zufall, dass Schwarze Löcher bestehen bleiben und ihre einzigartige Fremdheit behalten, wenn alles um sie herum zu einer Homogenität zusammenschrumpft. Schwarze Löcher könnten einer der Gründe sein, warum das Universum wieder auf die Beine kommen kann Der Rücken Nachdem es sich etwa alle 30 Milliarden Jahre einmal zusammenzieht.

Laut Perez und Romero gibt es Gründe zu der Annahme, dass große Schwarze Löcher, die nach dem kosmischen Sprung noch intakt sind, dem Universum beim Wiederaufbau helfen, indem sie Material in den Weltraum zurückbringen und neu expandierende Materie mit ihrer Energie mischen.

„Wenn Schwarze Löcher den Sprung passieren, können sie Störungen verursachen, die zur Strukturbildung und frühen Bildung einer expandierenden Galaxie führen würden“, schrieben sie. Schwarze Löcher können, wenn Sie so wollen, als Motoren der Schöpfung oder Rekonfiguration fungieren – sie helfen dabei, Galaxien, Sterne und Planeten zu einer sich erholenden Galaxie zu formen.

Schwarze Löcher könnten ein Grund dafür sein, warum das Universum in der Lage ist, sich zu erholen, nachdem es sich etwa alle 30 Milliarden Jahre einmal zusammengezogen hat.

Es ist eine attraktive Idee. Vor allem angesichts einer anderen Theorie, die an Glaubwürdigkeit gewonnen hat (parallel zur Idee des kosmischen Aufpralls), dass es im Zentrum jeder Galaxie supermassive Schwarze Löcher gibt. Wir haben sie noch nicht alle gefunden.

Um fair zu sein, Perez und Romero sind nicht die ersten Kosmologen, die die Beziehung zwischen dem hüpfenden Universum und supermassereichen Schwarzen Löchern erforschen. Bernard Carr und Timothy Clifton von der Queen Mary University of London, zusammen mit Alan Cooley von der Dalhousie University in Kanada, Darüber wurde geschrieben Schwarze Löcher haben den kosmischen Aufprall schon seit Jahren überstanden. „Die Berechnungen, die wir durchgeführt haben, legen nahe, dass es möglich ist“, sagte Cooley gegenüber The Daily Beast.

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Der Unterschied besteht darin, dass im Modell von Cooley und Kollegen Schwarze Löcher in die umgebende Struktur eines schrumpfenden Universums eingebettet sind, anstatt darin enthalten zu sein. Dies würde es den Schwarzen Löchern erleichtern, selbst dann zu widerstehen, wenn die Dinge innerhalb der Struktur des Universums in sich zusammenbrechen.

In Perez und Romeros Denken sind Schwarze Löcher so Innerhalb die Struktur. „Sie betrachten ein etwas anderes Modell“, sagte Cooley. In diesem Konzept eines zurückprallenden Universums sind Schwarze Löcher viel härter, als man sich bisher vorgestellt hatte – und vielleicht sogar noch wichtiger für die neue Expansion des Universums.

Wenn es in der Kosmologie-Ecke, die Perez und Romero mit Cooley und Co-Autoren teilen, ein Risiko gibt, sind die harten Daten über zurückprallende Universen und supermassereiche Schwarze Löcher ziemlich schwach. Unsere Raumsonden sind rar gesät. Wir können nur mit alten Teleskopen so weit sehen.

Um den potenziellen kosmischen Aufprall durch Schwarze Löcher besser behandeln zu können, müssen wir mehr Schwarze Löcher finden. Besonders die großen in den Zentren von Galaxien. Wir brauchen auch bessere Messungen der Hintergrundstrahlung des Universums. Eine genaue Strahlungsmessung kann auf Expansions- und Kontraktionszyklen hindeuten.

Die gute Nachricht ist, dass diese Beobachtungen bald möglich sein könnten. das neue BIZEP Array, eine Gruppe von vier im Bau befindlichen Radioteleskopen am Südpol, könnte uns ab den nächsten Jahren gute Strahlungswerte liefern. Und wir können weitere Bilder (und sogar einige Filme) von großen Schwarzen Löchern vom Event Horizon Telescope erwarten.

Wenn Kosmologen wie Perez, Romero und Cooley anfangen, überall schwarze Löcher zu finden und die verräterischen Strahlungsmuster des hüpfenden Universums aufzuzeichnen, müssen wir uns vielleicht mit der Vorstellung abfinden, dass alles, was wir sehen und uns vorstellen können, weitaus weniger einzigartig ist als dachten wir vorher.

Tatsächlich leben wir möglicherweise in der dritten, hundertsten oder tausendsten Version des Universums nach wiederholten Sprüngen, von denen jeder teilweise von immer größeren Schwarzen Löchern angetrieben wird.