Satelit otvara prozor u četvrtu dimenziju


Izboji visokoenergetskog gama zračenja, koje se događa nakon što crna rupa proždere zvijezdu, mogu otkriti ima li u svemiru 'ekstra' dimenzija

Jedna egzotična teorija koja pokušava ujediniti zakone fizike predlažući postojanje dodatne, četvrte prostorne dimenzije, moći će se provjeriti satelitom koji će biti lansiran 2007.

Takve je teorije inače nevjerojatno teško testirati. No, nova studija pokazuje da takve 'skrivene' dimenzije mogu sadržavati tisuće mini crnih rupa unutar Sunčevog sustava – pa bi se teorija mogla provjeriti u samo nekoliko godina i to unutar Plutonove orbite.

Pretpostavlja se da su crne rupe raznih masa nastale unutar jedne sekunde nakon Velikog praska, kad su se elementarne čestice spajale uslijed visoke energije.

No, Einsteinova teorija opće relativnosti predviđa da su najmanje od tih tzv. primordijalnih crnih rupa već ishlapile kroz kvantni proces nazvan Hawkingovo zračenje.

No, prema nekim alternativnim teorijama koje su pokušale ujediniti gravitaciju s kvantnom mehanikom, kao što je teorija struna, male bi crne rupe još uvijek mogle postojati.

I to zato jer većina tih teorija predlaže dodatnu prostornu dimenziju, koja mijenja djelovanje gravitacije u malim područjima. Opća teorija relativnosti barata vremenskom dimenzijom i sa samo tri prostorne dimenzije.

"Ta dodatna prostorna dimenzija mijenja stupanj na kojem zrače crne rupe, tako da se ishlapljivanje može prilično usporiti", kaže Charles Keeton, fizičar sa Sveučilišta Rutgers.

Plutajući svemir
Sada su Keeton i njegov kolega Arlie Petters sa Sveučilišta Duke prema derivaciji iz teorije struna izračunali koliko tih malih crnih rupa može postojati – i kako ih se može otkriti.

Teoriju koju su koristili zove se Randall-Sundrumov braneworld model, a ona govori da 3D svemir u kojem živimo pluta unutar većeg svemira s dodatnom prostornom dimenzijom.


Crna rupa proždire neutronsku zvijezdu – druga faza

Oni su svoj proračun temeljili na crnim rupama od kojih sve imaju masu malog asteroida. Pretpostavljajući da ti objekti čine 1% mase bliske tamne tvari – čije postojanje može biti uočeno samo kroz njezino gravitacijsko djelovanje na normalnu tvar – znanstvenici kažu da u Sunčevom sustavu može biti nekoliko tisuća crnih rupa.

"I ne samo to, najbliže bi se mogle nalaziti debelo unutar Plutonove orbite", kaže Keeton.

Zvjezdane lešine
Ali ni tu nije kraj. Istraživači kažu da bi te crne rupe mogle biti uskoro otkrivene.

Njihova bi gravitacija morala kriviti svjetlo koje prolazi blizu njih, tako da svjetlu koje prolazi s jedne strane crne rupe za taj put ne treba isto vrijeme kao svjetlu koje prolazi s druge strane.

"Ta bi razlika u vremenu bila mala, zato jedina prilika za njegovo uočavanje dolazi iz valne duljine s periodom manjim od te razlike", kažu znanstvenici.

Kažu da plutajuće kozmičke eksplozije zvane izboji gama zračenja (GRBs) imaju baš pravi period (vrijeme potrebno da svjetlo prođe jednu valnu duljinu) za takvo testiranje.

GRBs-i su pražnjenja nabijenih fotona gama zraka koje se smatra odgovornima za nasilne smrti masivnih zvijezda i sudare gustih zvjezdanih lešina.


Crna rupa proždire neutronsku zvijezdu – treća faza

"Svjetlo koje ide drugim putem oko crne rupe, kasnije će se rekombinirati i dati interferentni uzorak. To će stvoriti signal koji će u promatranju otkriti sve, odnosno koliko je fotona različite energije oslobođeno u izboju", kažu znanstvenici.

"Zakrivljivanje svjetla prouzročit će kolebanje u energetskom spektru, tako da će na nekim mjestima biti viška fotona, a na drugima će ih biti manje", rekao je Keeton New Scientistu.

Ispod crte
Postojeći teleskopi ne mjere visokoenergetsko gama zračenje potrebno za dokazivanje ove teorije. No, moći će ga mjeriti NASA-in satelit Gamma Ray Large Area Space Telescope (GLAST), koji bi trebao biti lansiran u kolovozu 2007.

"Budemo li vidjeli signal, tada će jedini mogući zaključak biti – primordijalne crne rupe postoje", kaže Keeton.

Tada će znanstvenici trebati analizirati podatke kako bi izračunali kolika je masa crne rupe. "Bude li ispod nekog limita, moći će se reći da u općoj relativnosti takve crne rupe ne mogu postojati zato jer bi do sada već ishlapile", kaže Keeton.

"Ono što je uzbudljivo je činjenica da možemo napraviti određena predviđanja za astronomska mjerenja koja će otvoriti vrata prema istraživanju četvrte dimenzije", rekao je.

Neil Gehrels, zamjenik voditelja projekta GLAST i istraživač GRBs-a iz NASA-inog svemirskog centra Goddard, kaže da identificiranje takvog 'kolebanja' neće biti lako.

"Teško je u energetskom spektru izdvojiti manje dijelove", rekao je za New Scientist. "No, ovo je zanimljiva teorija i svakako je vrijedi dalje razvijati."

Izvor: iPortal