科技资讯 2023-04-20 13:24

它看起来像一个黑洞,像黑洞一样弯曲光线,但它实际上可能是一种新型恒星。

虽然这个神秘的物体是一个假设的数学结构,但约翰霍普金斯大学的研究人员的新模拟表明,太空中可能有其他天体隐藏在地球上最好的望远镜之外。研究结果将发表在《物理评论D》上。

“我们非常惊讶,”领导这项研究的约翰霍普金斯大学物理学家皮埃尔·海德曼(Pierre Heidmann)说。“这个物体看起来和黑洞一模一样,但它的黑点发出了光。”

2015年对引力波的探测震动了天体物理学界,因为它证实了黑洞的存在。约翰霍普金斯大学的物理学家Ibrahima Bah说,受这些发现的启发,约翰霍普金斯大学的研究小组开始探索其他可能产生类似引力效应的物体的可能性,但当用地球上的超精密传感器观察时,这些物体可能会被视为黑洞。

“你怎么知道什么时候没有黑洞?”我们没有一个好的方法来测试这一点。”“研究拓扑孤子等假设物体也将帮助我们弄清楚这一点。”

新的模拟真实地描绘了约翰霍普金斯大学团队称之为拓扑孤子的物体。模拟显示,从远处看,一个物体看起来像一个黑洞的模糊照片,但在近距离看,它完全像另一个东西。

这个目标在这个阶段是假设的。但事实上,研究小组可以用数学方程来构建它,并通过模拟来展示它的样子,这表明,即使是地球上最好的望远镜,太空中也可能存在其他类型的天体。

这些发现显示了拓扑孤子是如何像黑洞一样扭曲空间的,但它的行为与黑洞不同,因为它会挣扎并释放出微弱的光线,而这些光线无法逃脱真正黑洞的强大引力。

“光是强烈弯曲的,但它不像在黑洞中那样被吸收,而是以奇怪的运动散射,直到在某一点上以混乱的方式回到你身边,”海德曼说。“你看不到黑点。你会看到很多模糊,这意味着光在这个奇怪的物体周围疯狂地运行。”

黑洞的引力场非常强,以至于光可以在离黑洞中心一定距离的地方绕其运行,就像地球绕太阳运行一样。这个距离决定了黑洞“阴影”的边缘,因此任何入射光都会致命地击中科学家称之为“事件视界”的区域。在那里,什么也逃不掉,连光也逃不掉。

霍普金斯大学的研究小组利用外太空的照片模拟了几个场景,就好像它们是用相机拍摄的一样,把黑洞和拓扑孤子放在镜头前。由于大质量天体的引力作用,结果产生了扭曲的图像。

Heidmann说:“这是第一次对天体物理学相关的弦理论物体进行模拟,因为我们实际上可以描述拓扑孤子和黑洞之间的差异,就好像观察者在天空中看到它们一样。”

受弦理论各种结果的启发,Bah和Heidmann在2021年发现了利用爱因斯坦广义相对论构建拓扑孤子的方法。虽然这些孤子并不是新物体的预测,但它们是与黑洞相比,新量子引力物体可能是什么样子的最佳模型。

科学家们之前已经建立了玻色子星、引力星和其他假设物体的模型,这些模型可以对外来物质产生类似的引力效应。但新的研究解释了其他模型所没有的关于宇宙内部运作的支柱理论。研究人员说,它使用了调和量子力学和爱因斯坦引力理论的弦理论。

“这是一个很棒的研究项目的开始,”Bah说。“我们希望在未来能够真正提出由量子引力的新型物质组成的新型超紧凑恒星。”