Tähed on inimesi lummanud juba ammusest ajast. Tänu kaasaegsele teadusele teame tähtedest, nende eri tüüpidest ja struktuuridest üsna palju. Selle teema teadmisi täiendatakse ja täiendatakse pidevalt; astrofüüsikud spekuleerivad paljude teoreetiliste tähtede üle, mis võivad meie universumis olemas olla. Teoreetiliste tähtede kõrval on ka tähekujulisi objekte, astronoomilisi struktuure, mis näevad välja ja käituvad nagu tähed, kuid millel pole standardseid omadusi, mida me tähtedena kirjeldame. Selles loendis olevad objektid on füüsika uurimise äärel ja neid pole otseselt jälgitud … veel.
Quark star
Oma elu lõpus võib täht variseda mustaks auguks, valgeks kääbuseks või neutrontäheks. Kui täht on enne supernoovaks minemist piisavalt tihe, moodustavad tähejäägid neutronitähe. Kui see juhtub, muutub täht äärmiselt kuumaks ja tihedaks. Sellise aine ja energiaga püüab täht iseenesest kokku kukkuda ja moodustada singulaarsust, kuid keskmes olevad fermioonsed osakesed (antud juhul neutronid) järgivad Pauli põhimõtet. Tema sõnul ei saa neutroneid samasse kvant olekusse kokku suruda, mistõttu tõrjuvad nad kokku varisevast ainest, jõudes tasakaaluni.
Astronoomid on aastakümneid oletanud, et neutrontäht püsib tasakaalus. Kuid kvantteooria arenedes pakkusid astrofüüsikud välja uut tüüpi tähed, mis võivad ilmuda, kui neutronituuma degeneratiivne rõhk lakkab. Seda nimetatakse kvarktäheks. Tähemassi rõhu suurenemisel lagunevad neutronid nende koostisosadeks, üles- ja allapoole kvarkideks, mis kõrge rõhu ja suure energia korral võivad eksisteerida vabas olekus, selle asemel, et tekitada hadroneid nagu prootonid ja neutronid. "Kummalise asjana" nimetatud kvargisupp oleks uskumatult tihe, tihedam kui tavaline neutronitäht.
Astrofüüsikud arutavad siiani, kuidas need tähed võisid moodustuda. Mõne teooria kohaselt tekivad need siis, kui variseva tähe mass on musta augu või neutrontähe moodustamiseks vajaliku massi vahel. Teised soovitavad eksootilisemaid mehhanisme. Juhtiv teooria on see, et kvark-tähed moodustuvad, kui olemasoleva kummalise aine tihedad pakendid, mis on mähitud nõrgalt interakteeruvatesse osakestesse (WIMP), põrkuvad neutronitähega, külvates selle tuuma imeliku ainega ja algatades muundamise. Kui see juhtub, säilitab neutronitäht neutronitähtede materjali "kooriku", jätkates tõhusalt neutrontähe moodi välja nägemist, kuid samal ajal omades kummalise materjali tuuma. Ehkki me pole veel ühtegi kvargetähte leidnud,paljud vaadeldavad neutronitähed võivad salaja olla.
Reklaamvideo:
Elektrihääled tähed
Kui kvarkktäht võib olla tähe elu viimane etapp enne, kui see sureb ja sellest saab must auk, pakkusid füüsikud hiljuti välja veel ühe teoreetilise tähe, mis võiks eksisteerida kvarkitähe ja musta augu vahel. Niinimetatud elektriväljatäht suudab säilitada tasakaalu nõrga tuumajõu ja elektromagnetilise jõu vahel tuntud elektromagnetilise jõu keeruka interaktsiooni kaudu.
Elektritühjas tähes suruks tähe massist tulenev rõhk ja energia kvarktähe kummalise mateeria tuumale. Energia suurenemisel segunevad elektromagnetilised ja nõrgad tuumajõud nii, et kahe jõu vahel pole vahet. Sellel energiatasandil lahustuvad tuumas olevad kvargid leptoniteks, nagu elektronid ja neutriinod. Enamik kummalistest asjadest muutub neutrinodeks ja vabanenud energia annab tähe kokkuvarisemise vältimiseks piisavalt jõudu.
Teadlased on huvitatud elektrilöögi tähe leidmisest, kuna selle tuuma omadused oleksid samad, mis noore universumil miljard sekundit pärast Suurt Pauku. Sel hetkel meie universumi ajaloos polnud vahet nõrga tuumajõu ja elektromagnetilise jõu vahel. Tolle aja teooriate sõnastamine osutus üsna keerukaks, nii et elektrihäire kujul olev leid aitaks märkimisväärselt kosmoloogilisi uuringuid.
Elektriväljatäht peab olema ka üks tihedamaid objekte universumis. Elektritühi tähe tuum oleks õuna suurus, kuid massi järgi umbes kaks Maad, mis muudaks sellise tähe teoreetiliselt tihedamaks kui ükski varem täheldatud täht.
Objekti okk - Zhitkova
1977. aastal avaldasid Kip Thorne ja Anna Zhitkova paberi, milles kirjeldati uut tüüpi tähte - Thorn-Zhitkova objekt (OTZ). OTZ on hübriidtäht, mis on moodustatud punase supergaasi ja väikese tiheda neutrontähe kokkupõrkel. Kuna punane supergiant on uskumatult suur täht, kulub sadu aastaid, enne kui neutronitäht kõigepealt sisemisest atmosfäärist lihtsalt läbi murrab. Sel ajal, kui see tärkab, liigub kahe tähe orbitaalkese (barycenter) supergiant keskpunkti poole. Lõpuks ühinevad kaks tähte, moodustades suure supernoova ja lõpuks musta augu.
Vaatluse korral sarnaneb OTZ algselt tüüpilise punase ülikonnaga. Sellegipoolest oleks OTZ-l punase supergandi jaoks mitmeid ebatavalisi omadusi. Selle keemiline koostis mitte ainult ei erine, vaid sellesse tungiv neutronitäht kiirgab raadiosähvatusi seestpoolt. OTL-i on üsna keeruline leida, kuna see ei erine palju tavalisest punasest supergiantist. Lisaks moodustub OTZ pigem mitte meie galaktilistes keskkondades, vaid lähemal Linnutee keskpunkti, kus tähed on tihedamalt pakitud.
See ei takistanud aga astronoomidel kaniibitähe otsimist ja 2014. aastal teatati, et supergiant HV 2112 võib olla võimalik OTZ. Teadlased leidsid, et HV 2112-l on punaste superkantide jaoks ebatavaliselt palju metallelemente. HV 2112 keemiline koostis vastab sellele, mida Thorne ja Zhitkova eeldasid 1970. aastatel, nii et astronoomid peavad seda tähte võimsaks kandidaadiks esimesena täheldatud OTG-le. Vaja on täiendavaid uuringuid, kuid oleks lahe arvata, et inimkond on avastanud esimese kannibalitähe.
Külmutatud täht
Tavaline täht põletab vesinikkütust, luues heeliumi ja toetades ennast protsessis sündinud seestpoolt tuleva rõhuga. Kuid ühel päeval saab vesinik otsa ja lõpuks peab täht põletama raskemaid elemente. Kahjuks pole nendest rasketest elementidest põgenevat energiat mitte nii palju kui vesinikku ja täht hakkab jahtuma. Kui täht läheb supernoovasse, külvab see universumi metalliliste elementidega, mis seejärel osalevad uute tähtede ja planeetide moodustamises. Universumi küpsedes plahvatab üha enam tähti. Astrofüüsikud on näidanud, et koos Universumi vananemisega suureneb ka selle kogu metallisisaldus.
Kui varem tähtedes metalli praktiliselt ei olnud, siis tulevikus on tähtedel metalli arvukus märkimisväärselt suurenenud. Universumi vananedes moodustuvad uued ja ebatavalised metallist tähtede tüübid, sealhulgas hüpoteetilised külmunud tähed. Seda tüüpi tähed pakuti välja 1990ndatel. Metallide rohkuse tõttu universumis vajavad vast moodustatud tähed madalamaid temperatuure, et neist saaks peamised järjestustähed. Väikseimatest tähtedest, mille mass on 0,04 tähe (Jupiteri massi järgi), võivad muutuda peamised järjestustähed, säilitades tuumasünteesi temperatuuril 0 kraadi Celsiust. Nad on külmunud ja ümbritsetud jäätunud pilvedega. Kauges ja kauges tulevikus tõrjuvad need külmunud tähed suurema osa külma ja sünge universumi tavalistest tähtedest.
Magnetosfääriliselt igavesti varisev objekt
Kõik on juba harjunud, et mustade aukudega on seotud palju arusaamatuid omadusi ja paradokse. Musta augu matemaatikale omaste probleemidega kuidagi hakkama saamiseks on teoreetikud püstitanud terve hulga tähekujulisi objekte. 2003. aastal väitsid teadlased, et mustad augud pole tegelikult eripärad, nagu neid tavaliselt kasutatakse, vaid on eksootiline tähetüüp, mida nimetatakse "magnetosfääriliselt igavesti varisevaks objektiks" (MVCO, MECO). MVCO mudel on katse käsitleda teoreetilist probleemi: variseva musta augu asi liigub kiiremini kui valguse kiirus.
MVCO moodustab nagu tavaline must auk. Gravitatsioon ületab mateeria ja mateeria hakkab iseenesest kokku varisema. Kuid MVCO-s tekitab osakeste kokkupõrkel tekkiv kiirgus siserõhku, mis sarnaneb tähe tuumas sulandumisprotsessis tekkiva rõhuga. See võimaldab MVCO-l jääda absoluutselt stabiilseks. See ei moodusta kunagi sündmuste horisonti ega varise kunagi täielikult. Mustad augud varisevad lõpuks iseenesest ja aurustuvad, kuid MVCO kokkuvarisemine võtab lõpmata palju aega. Seega on see pideva kokkuvarisemise seisundis.
MVCO teooriad lahendavad paljusid musta augu probleeme, sealhulgas infoprobleeme. Kuna MVCO ei varise kunagi kokku, pole teabe hävitamisega probleeme, nagu musta augu puhul. Ükskõik kui imelised pole ka MVKO teooriad, tervitab füüsikute kogukond neid suure skepsisega. Arvatakse, et kvasarid on mustad augud, mis on ümbritsetud helendava akretsioonkettaga. Astronoomid loodavad leida kvaasari, millel on MVCO täpsed magnetilised omadused. Siiani pole ühtegi neist leitud, kuid võib-olla valgustavad seda teooriat uued mustad augud uurivad teleskoobid. Vahepeal jääb MVKO huvitavaks lahenduseks mustade aukude probleemidele, kuid pole kaugeltki juhtiv kandidaat.
Rahvastähed III
Oleme juba arutanud külmunud tähtede üle, mis ilmuvad universumi lõpu poole, kui kõik muutub kuumade tähtede moodustamiseks liiga metalliliseks. Aga kuidas on tähtedega spektri teises otsas? Neid tähti, mis on moodustatud Suurest Paugust järele jäänud ürgsetest gaasidest, nimetatakse III populatsiooni tähtedeks. Tähtede populatsiooniskeemi tutvustas Waltor Baade 1940. aastatel ja see kirjeldas tähe metallisisaldust. Mida vanem on elanikkond, seda suurem on metallisisaldus. Pikka aega oli ainult kaks tähepopulatsiooni (loogilise nimega populatsioon I ja populatsioon II), kuid tänapäevased astrofüüsikud alustasid tõsist täheotsingut, mis oleks pidanud eksisteerima kohe pärast Suurt Pauku.
Neis tähtedes polnud raskeid elemente. Need koosnesid täielikult vesinikust ja heeliumist, vaheldumisi liitiumiga. III populatsiooni tähed olid absurdselt heledad ja tohutud, suuremad kui paljud kaasaegsed tähed. Nende õuealad mitte ainult ei sünteesinud ühiseid elemente, vaid neid õhutasid tumeda aine hävitamise reaktsioonid. Nad elasid ka väga vähe, vaid paar miljonit aastat. Lõppkokkuvõttes põles nende tähtede kogu vesiniku- ja heeliumkütus, nad kasutasid sulatamiseks raskmetallelemente ja plahvatasid, hajutades rasked elemendid kogu universumis. Noores universumis ei jäänud midagi ellu.
Kui aga midagi ellu ei jäänud, miks peaksime sellele mõtlema? Astronoomid on III populatsiooni tähtedest väga huvitatud, kuna need võimaldavad meil paremini mõista, mis toimus Suure Paugu ajal ja kuidas arenes noor universum. Ja valguse kiirus aitab selles astronoome. Arvestades valguse kiiruse pidevat suurusjärku, kui astronoomid suudavad leida uskumatult kauge tähe, vaatavad nad sisuliselt aega tagasi. Rühm astrofüüsikute ja kosmoseteaduste instituudi astronoome üritab näha Maast kõige kaugemal asuvaid galaktikaid, mida oleme püüdnud näha. Nende galaktikate valgus peaks ilmnema mitu miljonit pärast Suurt Pauku ja see võis sisaldada III rahvastiku tähtede valgust. Nende tähtede uurimine võimaldab astronoomidel ajas tagasi vaadata. Lisaks näitab III rahvastiku tähtede uurimine meile ka seda, kust me pärit oleme. Need tähed olid esimeste seas, kes külvasid Universumi elementidega, mis annavad elu ja on vajalikud inimese eksistentsiks.
Kvassitäht
Mitte segi ajada kvaasariga (objekt, mis näeb küll välja nagu täht, kuid ei ole), on kvaasitäht teoreetiline tähetüüp, mis võis eksisteerida ainult noores universumis. Nagu OTZ, millest me eespool rääkisime, pidi kvaasitäht olema kannibalitäht, kuid selle asemel, et keset teist tähte varjata, peidab see musta auku. Kvaasitähed pidid moodustuma massilistest III rahvaarvu tähtedest. Kui tavalised tähed varisevad, lähevad nad supernoovasse ja jätavad musta augu. Kvaasitähtedes oleks tuumamaterjali tihe välimine kiht neelanud kogu varisevast südamikust väljuva energia, püsinud paigal ega läheks supernoovasse. Tähe väliskest jääks terveks, samas kui sisemine kest moodustaks musta augu.
Nagu moodne termotuumasüntees, jõuaks kvaasitäht tasakaaluni, ehkki seda toetaks midagi enamat kui lihtsalt termotuumaenergia. Südamikust kiirgav energia, must auk, avaldaks survet gravitatsioonilise kokkuvarisemise takistamiseks. Kvaasitäht toitaks sisemisse musta auku langevat ainet ja vabastaks energiat. Selle võimsa kiirgava energia tõttu oleks kvaasitäht uskumatult hele ja 7000 korda massiivsem kui Päike.
Lõpuks oleks kvaasitäht siiski umbes miljoni aasta pärast kaotanud oma väliskesta, jättes alles ainult massiivse musta augu. Astrofüüsikud on väitnud, et iidsed kvaasitähed olid supermassiivsete mustade aukude allikas enamiku galaktikate, sealhulgas meie, keskmetes. Linnutee võis alguse saada ühest neist eksootilistest ja ebatavalistest iidsetest tähtedest.
Preoni täht
Filosoofid on sajandeid väitnud võimalikult väiksemat jagunemist. Prootoneid, neutroneid ja elektrone jälgides arvasid teadlased, et nad on leidnud universumi põhistruktuuri. Kuid teaduse arenedes leiti osakesi üha vähem ja meie universumi kontseptsioon tuli üle vaadata. Hüpoteetiliselt võiks jagunemine jätkuda igavesti, kuid mõned teoreetikud peavad preone looduse väikseimateks osakesteks. Preon on punktosake, millel puudub ruumiline laienemine. Füüsikud kirjeldavad elektrone sageli punktosakestena, kuid see on traditsiooniline mudel. Elektronidel on tegelikult laienemine. Teoreetiliselt preonil seda pole. Need võivad olla kõige elementaarsemad subatomilised osakesed.
Kuigi preoniuuringud on praegu moest väljas, ei takista see teadlasi arutamast, millised preoonstaarid võiks välja näha. Preonitähed oleksid äärmiselt väikesed, suurus herne ja jalgpalli vahel. Selles pisikeses mahus pakitud mass oleks võrdne Kuu massiga. Preontähed oleksid astronoomiliste standardite järgi heledad, kuid neutronitähtedest palju tihedamad, vaadeldud kõige tihedamad objektid.
Neid pisikesi tähti on tänu gravitatsiooniläätsedele ja gammakiirtele väga raske näha. Nende silmapaistmatu olemuse tõttu peavad mõned teoreetikud kavandatud preoontähti tumeaine kandidaatideks. Ja siiski, osakestekiirendite teadlased tegelevad enamasti pregonside otsimisega pigem Higgsi bosoniga, nii et nende olemasolu kinnitatakse või ei kinnitata seda varsti.
Plancki täht
Üks suurimaid küsimusi mustade aukude kohta on järgmine: millised nad on seestpoolt? Sellel teemal on avaldatud lugematu arv raamatuid, filme ja artikleid, alates fantastilistest spekulatsioonidest kuni kõige raskema ja täpsema teaduseni. Ja üksmeelt pole veel saavutatud. Sageli kirjeldatakse musta augu keskpunkti kui ainsust, millel on lõpmatu tihedus ja millel pole ruumilisi mõõtmeid, kuid mida see tegelikult tähendab? Kaasaegsed teoreetikud üritavad sellest ebamäärasest kirjeldusest mööda pääseda ja teada saada, mis tegelikult toimub mustas augus. Kõigist teooriatest on üks huvitavamaid eeldus, et musta augu keskel on täht, mida nimetatakse Plancki täheks.
Kavandatud Plancki täht loodi algselt musta augu teabe paradoksi lahendamiseks. Kui arvestada musta augu eripäraga, on sellel ebameeldiv kõrvalmõju: teave hävitatakse, tungides musta auku, rikkudes kaitseseadusi. Kui aga musta augu keskel on täht, lahendab see probleemi ja aitab ka musta augu sündmuse horisondi küsimustes.
Nagu arvata võis, on Plancki täht kummaline asi, mida aga toetab tavaline tuumasüntees. Selle nimi pärineb sellest, et sellise tähe energiatihedus on lähedane Plancki omale. Energiatihedus on ruumi piirkonnas sisalduva energia mõõt ja Plancki tihedus on tohutu arv: 5,15 x 10 ^ 96 kilogrammi kuupmeetri kohta. See on palju energiat. Teoreetiliselt võiks nii palju energiat Universumis olla kohe pärast Suurt Pauku. Kahjuks ei näe me kunagi Plancki tähte, kui see asub musta augu sees, kuid see eeldus võimaldab meil lahendada mitmeid astronoomilisi paradokse.
Kohev pall
Füüsikud armastavad keerukate ideede jaoks naljakaid nimesid välja mõelda. Fluffy Ball on kõige armsam nimi, mida võiksite mõelda kosmose surmava piirkonna jaoks, mis võib teid hetkega tappa. Kohev palli teooria tuleneb katsest kirjeldada musta auku, kasutades keelte teooria ideid. Põhimõtteliselt pole kohev pall tõeline täht selles mõttes, et see pole fusioonil töötava tulise plasma miasma. Pigem on see takerdunud energiastringide piirkond, mida toetavad nende endi sisemine energia.
Nagu eespool mainitud, oli mustade aukude peamine probleem välja nuputada, mis nende sees oli. See sügav probleem on nii eksperimentaalne kui ka teoreetiline mõistatus. Tavaliste mustade aukude teooriad põhjustavad mitmeid vastuolusid. Stephen Hawking näitas, et mustad augud aurustuvad, mis tähendab, et igasugune teave neis kaob igaveseks. Musta augu mudelid näitavad, et nende pind on suure energiatarbega "tulemüür", mis aurustab sissetulevaid osakesi. Kõige tähtsam on see, et kvantmehaanika teooriad ei toimi, kui neid rakendada musta augu ainsuses.
Kohev pall lahendab need probleemid. Et mõista, milline on kohev pall, kujutlege, et elame kahemõõtmelises maailmas, nagu paberil. Kui keegi asetab silindri paberile, siis tajume seda kahemõõtmelise ringina, isegi kui see objekt eksisteerib tegelikult kolmemõõtmeliselt. Me võime ette kujutada, et meie universumis eksisteerivad ülbed struktuurid; keelte teoorias nimetatakse neid kliideks. Kui mitmemõõtmelised kliid oleksid olemas, tajuksime neid ainult oma 4D-meelte ja matemaatika abil. Keelteoreetikud on väitnud, et see, mida me nimetame mustaks auguks, on tegelikult meie ettekujutus mitmemõõtmelisest keeltestruktuurist, mis ületab meie neljamõõtmelise kosmoseaega. Siis ei ole must auk ainsus; see saab olema ainult meie ruumi-aja ristmik mitmemõõtmeliste stringidega. See ristmik on kohev pall.
Kõik see tundub esoteeriline ja tekitab palju küsimusi. Kui mustad augud on aga tegelikult kohevad sasipuntrad, lahendavad need palju paradokse. Neil on ka pisut erinevad omadused kui mustadel aukutel. Ühemõõtmelise singulaarsuse asemel on kohev kuul teatud helitugevusega. Kuid vaatamata teatud mahule pole sellel täpset sündmuste horisonti, selle piirid on "kohevad". See võimaldab ka füüsikutel kirjeldada musta auku, kasutades kvantmehaanika põhimõtteid. Igatahes on kohev pall naljakas nimi, mis lahjendab meie ranget teaduslikku keelt.
Lähtudes listverse.com materjalidest
Ilja Khel
