Процесс рождения нейтронной звезды «будоражит» вакуум



"Молодая" нейтронная звезда. Фотография получена обсерваторией NASA Chandra X-ray Observatory. (кликните картинку для увеличения)

07.10.2010 (7:54)
Просмотров: 3137
Рейтинг: 1.73
Голосов: 11

Теги:
звезда, вакуум, энергия, волна,
Естественные науки >> Физика






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Известно, что пустое пространство изобилует квантовыми полями, однако, их воздействие на окружающий мир обычно оказывается ничтожным. Но теоретические расчеты показали, что при определенных условиях (например, во время рождения нейтронной звезды), поля могут существенно вырасти и воздействовать на другие объекты. Объяснение того, почему это происходит, может перевернуть наше представление о некоторых астрофизических событиях.

Известно, что пустое пространство на самом деле заполнено неким квантовым «фоном», состоящим из волн всех возможных частот. В этом «фоне» можно обнаружить не только электромагнитные волны, но и те волновые пакеты, что, например, представляют собой электроны. Энергия этих волн обычно чрезвычайно мала, но она никогда не равняется нулю. Это как струна, которая на самом деле всегда подвержена некоторым микроскопическим колебаниям вокруг положения равновесия.

Основываясь на данной теории, группа исследователей из Латинской Америки начала изучать влияние гравитационных полей на этот квантовый «фон». Результаты проведенных исследований опубликованы в журнале Physical Review Letters.

На данный момент не существует полноценного квантового описания теории гравитации, поэтому ученые использовали весьма распространенный подход, именуемый квантовой теорией поля в искривленном пространстве. Эта методика описывает все взаимодействия, за исключением гравитации, при помощи квантовой механики, а позже «включает» гравитационную составляющую другими методами. Согласно общей теории относительности, гравитация является результатом искривления пространства-времени, вызванного присутствием массы или энергии. В применявшемся подходе за основу для квантовых вычислений как раз и берется это релятивистское пространство-время вместо обычных (логически разделенных) пространства и времени.

На данном этапе в своих исследованиях ученые успели затронуть лишь самый простой тип поля, названный скалярным. Этот тип может представлять собой самый простой вариант электромагнитного поля или же являть собой некую еще не открытую частицу. Анализ проводился для всей шкалы времени от равномерного распределения массы в далеком прошлом до неподвижных центров массы в далеком будущем.

Удивительным является тот факт, что при некоторых внешних условиях даже после прекращения изменения распределения массы, энергия вакуума продолжает увеличиваться по экспоненте в непосредственной близости от центра массы. В конечном счете, энергия вакуума просто превышает энергию обычного вещества, т.е. вакуум начинает искажать пространство-время даже больше, чем обычные тела.

Для того чтобы понять, какой практический эффект может иметь данное явление, группа ученых исследовала модель сильно-искривленного пространства-времени, которое формируется при рождении нейтронной звезды. Доказано, что при определенных внешних условиях, вакуумная энергия действительно будет неконтролируемо расти. Однако эффект, который она будет оказывать на саму звезду, пока до конца не ясен.

На данном этапе обнаруженный факт может служить лишь как средство проверки предположений, положенных в основу расчета. Если будет показано, что рост энергии теоретически приведет к нестабильности нейтронной звезды, существование стабильных нейтронных звезд станет опровержением предположений, положенных в основу вычислительного эксперимента. Исследования в данном направлении, безусловно, продолжатся.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100