Aštuoni Visatos kraštutinumai. VI dalis: tankiausias Visatoje yra...  (22)

Kuo toliau į mišką, tuo daugiau medžių, byloja liaudies išmintis. Šeštąją ciklo „Aštuoni Visatos kraštutinumai“ dalį šia sentencija pradedame ne veltui – šįkart mėginsime išskirti, apibrėžti, įvardyti tankiausią Visatos objektą.

Kukliomis Žemės paviršiaus temperatūrų ir slėgio aplinkybėmis, tankiausia žinoma medžiaga yra metalas osmis, kurio vienas kubinis centimetras sveria 22 gramus. Arbatiniu šaukšteliu „pasemtas“ osmio kiekis svertų daugiau nei šimtą gramų. Nors tankų osmio atomo branduolį dengia retokas elektronų sluoksnis, šis yra labai tvirtas – net gniuždantis planetos gelmių slėgis osmį suslėgtų labai nežymiai.

Kur kas didesnis slėgis glūdi kolapsavusios milžiniškos žvaigždės branduolyje, kuris vadinamas ir neutronine žvaigžde. Joje medžiaga įgyja egzotišką supertankų būvį – tikėtina, jog ten neutronai ir galbūt keletas protonų bei elektronų suspausti (jei tik branduolio dalelių fizikoje gali tikti toks epitetas) it sardinės dėžutėje. Neutroninės žvaigždės medžiagos kubinis metras turėtų sverti apie 1018 kg, t.y., milijoną milijardų tonų.

Dar didesniu tankiu pasižymi hipotetinė kvarkų medžiaga, iš kurios, kaip spėjama, gali būti sudaryti neutroninių žvaigždžių branduoliai. Kvarkų medžiagoje protonai ir neutronai turėtų būti išsiskaidę į sudedamąsias daleles. Tiesa, paskutiniai duomenys byloja ką kitą. Dvi neseniai atrastos neutroninės žvaigždės yra tokios sunkios, kad jų branduoliai iš hipotetinės kvarkų medžiagos turėtų būti suslėgti „iki išnykimo“. Kas iš tiesų vyksta neutroninių žvaigždžių gelmėse, gali paaiškėti vykdant vadinamųjų „žvaigždžių drebėjimų“ (vibracinio pobūdžio energijos žybsnių, kurie vyksta įtrūkus neutroninių žvaigždžių paviršiui) tyrimus.

Neutroninių žvaigždžių medžiaga (o gal ir kvarkų medžiaga, jei tik tokia egzistuoja) gali būti tankiausias materijos būvis kosmose. Tačiau, ko gero, tankiausi Visatos objektai yra kitokio medžiagos būvio. Dar labiau suslėgus neutroninę žvaigždę, turėtų susiformuoti juodoji bedugnė. Pasirodo, nebūtinai visos juodosios bedugnės gali būti kraštutinai tankios. Iš tiesų, didžiausios juodosios bedugnės, sprendžiant iš jų įvykių horizontų, pasižymi ne tokiu jau ir ypatingu tankumu.

Supermasyvi juodoji bedugnė kaimyninės M87 galaktikos centre pasižymi mase, prilygstančia maždaug 6,4 mlrd. mūsiškių saulių. Tačiau stebėjimai rodo, kad šio darinio tankis gali būti toks netikėtai mažas, jog kubinis metras ją sudarančios medžiagos sveria tik 0,37 kg, kas reikštų, jog ši medžiaga lengvesnė už orą. Kita vertus, mažiausia žinoma juodoji bedugnė, pavadinimu XTE J1650-500, už mūsiškę Saulę masyvesnė tik 3,8 karto, tačiau jos kubinis metras sveria daugiau kaip 1018 kg.

 

Mikroskopinės juodosios bedugnės galėjo susiformuoti Didžiojo Sprogimo metu, kai kvantinės fliuktuacijos tam tikruose supertankaus būvio Visatos regionuose generavo tokį tankį, jog šios sritys galėjo būti tiesiog sugniuždytos. Neatmetama galimybė, jog tokio tipo mikroskopinės juodosios bedugnės galbūt tebeegzistuoja ūmiuose radiacijos žybsniuose – jei taip, tai gali suteikti galimybių pažvelgti į Visatos gimimo momentu egzistavusį kvantinių fliuktuacijų lygmenį bei išsiaiškinti, kokie procesai sąlygojo Didįjį Sprogimą.

Dar keistesni ir sunkiau įvardijami dalykai turėtų vykti anapus juodųjų bedugnių įvykių horizonto. Reliatyvumo teorija numato, jog masė ten turėtų būti slegiama iki matematine prasme begalinio tankio. Tačiau šios teorijos gijos tokiuose kraštutinumuose pradeda pintis – tikėtina, kad erdvėlaikį tokioje terpėje galbūt ima veikti kvantiniai efektai. O aplinkybės, kai susiduria gravitacija ir kvantų pasaulis, yra fundamentaliosios fizikos riba. Čia teoriškai gali būti numanomi tokie kraštutinumai, kaip juodosios bedugnės singuliarumas, kuris, kaip yra linkę manyti teoretikai, gali būti įmantriausias tikrovės pagrindas. Viena yra aišku: kol kas šiuose prielaidų tankumynuose aiškumo yra ne tiek, kiek galbūt norėtųsi.

Galbūt juodųjų bedugnių branduoliuose slypi virpančių stygų santalkos? O gal – kosmosą siurbiančios kvantinės kirmgraužos? To mes nežinome. Skaičiavimai numato tik tiek, jog kritinė tankio riba (Planko tankis – angl. k. „Planck density“) yra 5⋅10 96kg kubiniame metre. Tad, tikėtina, tankiausias Visatos objektas vargu ar viršys šią ribą.

Anksčiau publikuotos ciklo „Aštuoni Visatos kraštutinumai“ dalys:

I dalis: karščiausias Visatoje yra…
II dalis: šalčiausias Visatoje yra…
III dalis: greičiausias Visatoje yra…
IV dalis: šviesiausias Visatoje yra…
V dalis: blausiausias Visatoje yra…

Aut. teisės: www.technologijos.lt

(3)
(0)
(2)

Komentarai (22)