Braneworld מאתגר את היחסות הכללית של איינשטיין. לחץ להגדלה
מדענים מסתקרנים במשך שנים מהאפשרות שישנם ממדים נוספים מעבר לשלושה שאנו בני האדם יכולים להבין. כעת חוקרים מאוניברסיטאות דיוק ורוטגרס חושבים שיש דרך לבדוק תורת חמישה ממדים (4 ממדים מרחביים פלוס זמן) של כוח הכובד שמתחרה בתורת היחסות הכללית של איינשטיין. לממד נוסף זה צריך להיות השפעות בקוסמוס הניתנות לגילוי על ידי לוויינים המתוכננים לשיגור בשנים הקרובות.
מדענים מאוניברסיטאות דיוק ורוטגרס פיתחו מסגרת מתמטית שלדבריהם תאפשר לאסטרונומים לבחון תורת כוח משיכה חמישה ממדית חדשה המתחרה בתורת היחסות הכללית של איינשטיין.
צ'רלס ר. קיטון מראטגרס וארלי א. פטרס מדוכס מבססים את עבודתם על תיאוריה אחרונה המכונה דגם הכבידה של ראנדל-סנדרום מסוג ראנדל-סנדרום. התיאוריה גורסת כי היקום הנראה לעין הוא ממברנה (ומכאן "braneworld") המוטמעת ביקום גדול יותר, בדומה לחוט של אצות מצולמות הצפות באוקיאנוס. ל"יקום הבראניוורלד "יש חמישה ממדים - ארבעה ממדים מרחביים בתוספת זמן - לעומת ארבעת הממדים - שלושה מרחביים, פלוס זמן - המוצגים בתורת היחסות הכללית.
המסגרת שפתח קיטון ופיטרס מנבאת השפעות קוסמולוגיות מסוימות שאם נצפו, צריכות לעזור למדענים לאמת את תיאוריית ה- Braneworld. התצפיות, לדבריהם, צריכות להיות אפשריות עם לוויינים המתוכננים לשיגור בשנים הקרובות.
אם תיאוריית ה- Braneworld תתברר כנכונה, "זה היה מעצבן את מכשיר היישומים," אמר פיטרס. "זה יאשר שיש מימד רביעי לחלל, שיוצר שינוי פילוסופי בהבנתנו את הטבע הטבעי."
ממצאי המדענים הופיעו ב- 24 במאי, 2006, במהדורה המקוונת של כתב העת Physical Review D. Keeton הוא פרופסור לאסטרונומיה ופיזיקה בחברת רוטגרס, ופיטרס הוא פרופסור למתמטיקה ופיזיקה אצל דיוק. המחקר שלהם ממומן על ידי הקרן הלאומית למדע.
דגם בראן-סונדרום ראנדל-סנדרום - שנקרא על-ידי מקורותיו, הפיזיקאים ליסה רנדל מאוניברסיטת הרווארד ורמן סאנדרום מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס - מספק תיאור מתמטי של איך כוח הכובד מעצב את היקום השונה מהתיאור שמציעה תורת היחסות הכללית.
קיטון ופיטרס התמקדו בתוצאה כבידה מסוימת אחת של תיאוריית העולם העולמית המבדילה אותה מתורתו של איינשטיין.
תיאוריית ה- Braneworld מנבאת ש"חורים שחורים "קטנים יחסית שנוצרו ביקום הקדום שרדו עד ימינו. החורים השחורים, עם מסה הדומה לאסטרואיד זעיר, היו חלק מ"החומר האפל "ביקום. כפי שהשם מרמז, חומר אפל אינו פולט או משקף אור, אלא מפעיל כוח כבידה.
תורת היחסות הכללית, לעומת זאת, מנבאת שחורים שחורים קדומים כאלה כבר לא קיימים, כפי שהם היו מתאדים עד כה.
"כשהערכנו עד כמה רחוק יכול להיות חורים שחורים בעולם הכדור הארץ, הופתענו לגלות שהקרובים אליהם ישקרו היטב במסלולו של פלוטו," אמר קיטון.
פיטרים הוסיפו, "אם חורים שחורים מעץ מהווים אפילו אחוז אחד מהחומר האפל בחלקנו של הגלקסיה - הנחה זהירה - צריכים להיות כמה אלפי חורים שחורים מעץ השמש במערכת השמש שלנו."
אך האם באמת קיימים חורים שחורים בשחור-עולמי - ולכן הם מהווים עדות לתיאוריית ה- Braneworld-5-D?
המדענים הראו כי צריך להיות אפשרי לענות על שאלה זו על ידי התבוננות בהשפעות שהחורים השחורים העולמיים יפעילו על קרינה אלקטרומגנטית הנוסעת לכדור הארץ מגלאקסיות אחרות. כל קרינה כזו שתעבור בסמוך לחור שחור תפעל על ידי כוחות הכבידה העצומים של האובייקט - אפקט המכונה "עדשת כבידה."
קיטון אמר כי "מקום טוב לחפש עדשות כבידה על ידי חורים שחורים בעולם השחור נמצא בפרצי קרני גאמה המגיעות לכדור הארץ. מעריכים כי התפרצויות קרני גאמא נוצרות על ידי פיצוצים אדירים ברחבי היקום. פרצים כאלה מהחלל החיצון התגלו בשוגג על ידי חיל האוויר האמריקני בשנות השישים.
קיטון ופיטרס חישבו כי חורים שחורים מעץ השוליים יעכבו את קרני הגמא באותה צורה שסלע בבריכה חוסם אדוות חולפות. הסלע מייצר "דפוס התערבות" בעקבותיו בו כמה פסגות אדוות גבוהות יותר, חלקות שוקות עמוקות יותר, וחלקן פסגות ושוקתות מבטלות זו את זו. דפוס ההפרעה נושא את חתימת המאפיינים של הסלע והמים כאחד.
באופן דומה, חור שחור מעופף מייצר דפוס הפרעה בפרץ חולף של קרני גאמה בזמן שהם נוסעים לכדור הארץ, אמרו קטון ופיטרס. המדענים ניבאו את "השוליים" הבהירים והכהים שהתקבלו בתבנית ההפרעות, שלדבריהם מספקת אמצעי להסקת מאפיינים של חורים שחורים בעולם השחור, ובתורם, של מקום וזמן.
"גילינו שהחתימה של מימד רביעי של החלל מופיעה בדפוסי ההפרעה", אמר פיטרס. "הממד המרחבי הנוסף הזה יוצר התכווצות בין השוליים בהשוואה למה שתקבל בתורת היחסות הכללית."
פיטרס וקיטון אמרו כי צריך להיות אפשרי למדוד את דפוסי השוליים החזוייים של קרני הגמא באמצעות טלסקופ החלל הגדול Gamma-ray גדול, אשר אמור להיות משוגר בחללית באוגוסט 2007. הטלסקופ הוא מאמץ משותף בין נאס"א, משרד האנרגיה האמריקני ומוסדות בצרפת, גרמניה, יפן, איטליה ושוודיה.
המדענים אמרו שהתחזית שלהם תחול על כל החורים השחורים בעולם, בין אם במערכת השמש שלנו או מעבר לה.
"אם תיאוריית העולם העולמית נכונה," הם אמרו, "צריכים להיות הרבה, הרבה יותר חורים שחורים בעולם השחור ברחבי היקום, כאשר כל אחד מהם נושא חתימה של מימד רביעי של חלל."
המקור המקורי: אוניברסיטת דיוק
