Structura de vortex descoperita in gaurile negre!

Intelegerea structurii microscopice a gaurilor negre a fost o provocare pentru fizicieni. Insa, recent a aparut o cercetare referitoare la structura de vortex din gaurile negre.

Aceasta a fost publicata in “Physics Review Letters” si ofera un cadru din care se poate obtine o astfel de intelegere, validand in acelasi timp abordarea holografica a universului.

Oamenii de stiinta propun teoria ca gaurile negre ar putea fi intelese ca un graviton condensat in punctul critic al unei tranzitii de faza cuantica.

Se bazeaza atat pe o descriere graviton-condens a unei gauri negre, cat si pe o corespondenta intre gaurile negre si obiectele generice cu entropie maxima compatibila cu unitaritatea; asa-numitii saturoni.

Saturonii sunt un comportament colectiv in stare saturata a gravitonilor, adica un condensat Bose Einstein (BEC) al gravitonilor. Aceasta situatie este posibila atunci cand gravitonii sunt limitati intr-un volum de spatiu, cum ar fi intr-un sistem rotativ si, prin urmare, devin un sistem marginit.

Atunci cand legatura este saturata, ceea ce inseamna ca impachetarea gravitonilor este maxima, obiectul devine un condensat de gravitoni Bose Einstein (saturon).

Starea de saturon si structura de vortex

Deoarece condensatele Bose-Einstein rotative au fost supuse unor studii intense in laboratoare, se stie ca acestea admit structura de vortex daca se rotesc suficient de rapid. Aceste structuri au fost gasite si in modelele referitoare la gaurile negre rotative.

Intr-o astfel de stare saturata, acest BEC atinge o entropie maxima de microstare permisa de unitaritate (asa-numitii saturoni) si dobandeste proprietati similare gaurilor negre. Asemanarile lor au fost demonstrate in diferite cazuri, cum ar fi solitonii, barionii si bulele de vid.

La saturarea unitaritatii, starea legata numita saturon prezinta doua caracteristici tipice ale gaurilor negre:

scalarea entropiei sale este identica cu entropia Bekenstein-Hawking;
saturonul se descompune prin rata termica a temperaturii lui Hawking data de marimea inversa.

Prin urmare, analogia este extrem de pertinenta: proprietatile gaurii negre sunt expuse de stari saturate in modele simple calculabile, deschizand posibilitatea utilizarii saturonilor ca laboratoare pentru intelegerea si prezicerea noilor proprietati ale gaurii negre.

Analogia ofera, de asemenea, o explicatie microscopica a vitezei de rotatie maxima a gaurii negre in termeni de vorticitate a condensatului graviton (vortex), fara a intra in tehnicile calculelor gravitationale cuantice, care pot fi extrem de greoaie.

Aceasta idee ar putea explica proprietatile termodinamice, cum ar fi entropia BH, folosind instrumente din fizica materiei condensate.

Intr-un fel, gaurile negre sunt auto-ajustate si raman intotdeauna in punctul critic, o caracteristica distinctiva a acestor sisteme fata de alte sisteme cuantice.

Gaura neagra apare ca un graviton condensat cu vortex

Autorii acestui studiu arata ca, din cauza vorticitatii, un saturon al unei teorii renormalizabile calculabile (numit saturon de tip Q-ball) se supune aceleiasi extremitati legate de vortex ca si gaura neagra.

Prin urmare, o gaura neagra care se roteste apare ca un graviton condensat cu vortex! Puteti vedea mai jos schita unei gauri negre cu un numar de perechi vortex anti-vortex orientate aleatoriu. Culorile denota orientarea vortexului, cu liniile de camp magnetic colorate in negru.

Autorii cercetarii arata in continuare ca, in prezenta sarcinilor mobile, vortexul global capteaza un flux magnetic care poate avea consecinte observabile la scara macro, precum jeturile din nucleele galactice active.

Dupa cum explica autorii in lucrarea lor, puterea jetului observata in M87 este atat de mare incat nu poate fi explicata prin simularile numerice din cadrul standard.

Acest efect poate fi explicat doar de vorticitate, asa cum spun autorii: vortexurile capteaza campul magnetic prin interactiunea fie cu plasma neutra din jur (sau slab incarcata), fie cu materia intunecata obisnuita.

Prin urmare, gaurile negre care se rotesc puternic pot incetini eficient datorita procesului de emisie; perechile vortex anti-vortex sunt analoge cu vortexurile de protoni si electroni.

Abordarea holografica generalizata

In cadrul unui model vortex, aceste rezultate se apropie mult de solutiile obtinute printr-o abordare holografica generalizata.

Principalele caracteristici ale acestei abordari:

tine seama de microstarile unui BH in termeni de unitati sferice Planck atat pe suprafata, cat si pe volum, ambalate maxim in ceea ce este cunoscut sub numele de modelul florii vietii in 3D. Aceste PSU (Planck Spherical Units) reprezinta fluctuatiile de vid, care, la o aproximare de ordinul intai, sunt considerate fiecare ocupand un volum sferic cu diametrul lungimii Planck;
acest model tine cont de entropia maxima;
interiorul BH este un BEC saturat de PSU-uri. Prin urmare, PSU-urile sunt analoge cu gravitonii saturonului BEC;
deoarece PSU-urile sunt considerate oscilatii reale (vortexuri la scara Planck care tin cont si de cuantumul de actiune, sau de rotatie sau de momentul unghiular) ale vidului de plasma Planck, comportamentul colectiv al PSU-urilor de plasma Planck creeaza vortexuri mai mari pe mai multe scale;
se bazeaza pe un raport holografic fundamental: un calcul in stare stationara reprezentand o rata de schimb de informatii de echilibru precum constanta cinetica intr-o reactie chimica;
modelul arata ca polarizarea in vid, reprezentata si de PSU, se afla la originea sarcinii. Prin urmare, un obiect care se invarte, compus din acele PSU care creeaza structuri de vortex in gaurile negre, explica campurile magnetice extrem de puternice care apar in nucleele galactice active din universul nostru.

Vortexul este sursa rotirii tuturor lucrurilor

De fapt, aceste vortexuri se afla la originea majoritatii campurilor magnetice galactice cunoscute. Aceasta este o alta predictie a modelului campului unificat, care spune ca in centrul galaxiilor ar trebui sa existe gauri negre, deoarece acestea sunt precursorii formarii galaxiilor.

„Spatiul-timp se curbeaza si se invarte intr-o spirala de tip vortex. Aceasta genereaza rotirea, un moment cinetic. […] Aceasta este sursa rotirii tuturor lucrurilor. Este un mod adecvat de a descrie fizica momentului unghiular din univers intr-un mod real”. (Nassim Haramein)

O analogie cu acest fenomen sunt bilele de plasma prezentate mai jos, unde liniile albastre care leaga suprafata de centru sunt vortexuri (cum sunt de fapt si petele solare).

Aceste vortexuri de la suprafata sistemului merg catre singularitate… la fel cum sunt curentii Eddie reprezentand electronii de la suprafata protonilor. Asa concepe teoria holografica comportamentul plasmei Planck la mai multe scale.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: phys.org, techsardar.com, resonancescience.org.

Foto: Dvali et al.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.